FoU Miljøbasert vannføring. Kriterier for bruk av omløpsventil i små kraftverk

Transkript

1 FoU Miljøbasert vannføring Kriterier for bruk av omløpsventil i små kraftverk 1

2 2

3 Vannføring (m 3 /s) Vannføring i elva ovenfor utløp fra kraftverket - slukeevne 200%,"middels år" ,0 9,0 8,0 Før utbygging Etter utbygging 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 1. jan. 1. feb. 1. mar. 1. apr. 1. mai. 1. jun. 1. jul. 1. aug. 1. sep. 1. okt. 1. nov. 1. des. Middelvannføring, 1,65 m 3 /s Maksimal slukeevne, 3,3 m 3 /s 3

4 Formål med prosjektet Klargjøre betydningen og nytten av omløpsventil som avbøtende tiltak Kriterier for når det bør bygges omløpsventil i små kraftverk, Hvilken vannføring som bør gå gjennom omløpsventilen Når og hvordan omløpsventiler bør bygges i småkraftverk. Biologer, hydrologer og maskiningeniører har bidratt i prosjektet. 4

5 Plass for bilde - Velg Sett inn Bilde 5

6 Formålet med en omløpsventil? Hvis kraftstasjonen stopper brått skal en omløpsventil sikre 1) at vannstanden ikke synker for raskt, og 2) at det opprettholdes et tilstrekkelig vanndekt areal på elvestrekningen nedenfor utløpet. Bakgrunn for prosjektforslaget Hvis det først skal brukes ½ million eller mer på en omløpsventil må det sørges for at den fungerer som tiltenkt den dagen behovet er der. Hvis ikke kan det være det samme! 6

7 Hovedformålet med omløpsventilen er å hindre dødelighet av fisk, og da i hovedsak ørret og laks. 7

8 Kritiske stadier/faktorer for fisk 1. Stadiet når larver/yngel kommer opp av grusen - Gyting foregår gjerne på middels dype eller grunne partier i elva, og tørrlegging her vil medføre konsekvenser. 2. Første leveår i elva årsyngel (0+) - Årsyngelen (0+) lever gjerne hele første leveåret i de områdene den ble klekket ut, dvs. på grunt vann utenfor hovedstrømmen i elva. 3. Der sjøørret lever sammen med laks, er sjøørreten mer utsatt for stranding enn laks -Ørret presses ut på mindre optimale områder når de to artene lever sammen, og som oftest til grunnere partier i elva og gjerne nærmere elvebredden. 4. Dersom vannføringen har vært høy lenge, og plutselig faller raskt. 8

9 V-profiler 9

10 U-profiler 10

11 Terrassert profil 11

12 Uttesting av vannstandssenking og tørrfall Praktisk forsøk i Vigda i Sør- Trøndelag Sagfossen kraftverk Maks slukeevne 6,5 m 3 /s Middelvannføring på 2,9 m 3 /s Lekkasje i dammen på ca. 0,2 m 3 /s Vannføringsmåling er gjennomført Overføringsverdi til mange småkraftverk Lett tilgjengelig Ingen restriksjoner på drifta ingen minstevannføring Velvillig eier (Salvesen & Thams) 12

13 Stasjon 3 Stasjon 1 Stasjon 2 13

14 Hva gjorde vi? Stoppet, startet og stoppet kraftverket i flere faser Gjorde kontinuerlig vannføringsmåling med logger på tre stasjoner Målte opp elveprofiler på tre stasjoner Målte opp tørrfall ved ulike vannføringer på tre stasjoner Tok bilder hvert minutt i løpet av forsøket 14

15 15

16 Resultater, stasjon 2 16

17 6,7 m 3 /s Maks slukeevne 17

18 3,1 m 3 /s Q middel 18

19 1,5 m 3 /s 50 % av Q middel 19

20 1,1 m 3 /s 36 % av Q middel 20

21 0,75 m 3 /s 24 % av Q middel 21

22 0,55 m 3 /s 5 % av Q middel 22

23 0,27 m 3 /s 9 % av Q middel 23

24 0,16 m 3 /s 5 % av Q middel 24

25 Vigda omløpsventil profil 2 Elevation (m) Legend Ground Bank Sta OWS Q = 0.16 m³/s OWS Q = 1.31 m³/s OWS Q = 3.09 m³/s OWS Q = 6.7 m³/s Station (m) 25

26 Resultater, stasjon 1 26

27 6,7 m 3 /s maks slukeevne 27

28 4,3 m 3 /s 138 % av Q middel 28

29 3,1 m3/s Qmiddel 29

30 1,5 m 3 /s 50 % av Q middel 30

31 1,1 m 3 /s 36 % av Q middel 31

32 0,9 m 3 /s 29 % av Q middel 32

33 0,55 m 3 /s 18 % av Q middel 33

34 0,75 m 3 /s 24 % av Q middel 34

35 0,27 m 3 /s 9 % av Q middel 35

36 0,16 m 3 /s 5 % av Q middel 36

37 Vigda omløpsventil profil 1a Elevation (m) Legend Ground Bank Sta OWS Q = 0.16 m³/s OWS Q = 1.31 m³/s OWS Q = 3.09 m³/s OWS Q = 6.7 m³/s Station (m) 37

38 Vigda omløpsventil profile 3 Elevation (m) Legend Ground Bank Sta OWS Q = 0.16 m³/s OWS Q = 1.31 m³/s OWS Q = 3.09 m³/s OWS Q = 6.7 m³/s Station (m) 38

39 39

40 Konklusjon fra forsøkene 1. Hastigheten på vannstandssenkingen var høy for den ene stasjonens del helt opp i 64 cm/time. Fisk som utsettes for så raske vannstandssenkinger har liten mulighet til å rømme unna. 2. Vannstandssenkingen påvirket ikke vanndekt areal i betydelig grad før vannføringen var sunket til under 40 % av middelvannføringen. 3. En vannføring på ca. 50 % av middelvannføringen ser ut til å være tilstrekkelig til å opprettholde et tilstrekkelig vanndekt areal på tre undersøkte stasjoner i Vigda. 4. Når kraftstasjonen ikke har full drift, vil elvesenga være mindre fylt av vann, og kapasiteten på omløpsventilen bør derfor være relativt sett høyere. 40

41 Tørrfallsvurderinger i Osaelva og Skauga Osaelva Planer om småkraftutbygging, og ønske om en konkret vurdering fra utbygger omkring omløpsventil. Forslag i konsesjonssøknaden: 50 % av middelvannføringen er tilstrekkelig for å unngå uheldig tørrfall. Skauga Eksisterende kraftutbygging med frivillig tapperegime for å få opp laks i elva i helgene, og ønske om vurdering av lokkeflomregimets effekter på tørrfall. Konklusjon: Tørrfallet øker betraktelig når vannføringen i elva underskrider en grenseverdi, typisk for en U-profil. Denne grenseverdien ligger betydelig lavere enn 50 % av middelvannføringen i elva. Vannstandssenkningen skjer raskere enn 13 cm/time inntil 5 km nedstrøms. 41

42 Teoretiske simuleringer Vannstandssenking er testet ut teoretisk i mange tenkte elveprofiler. Resultat Ytterpunktene er rene U-profiler på den ene siden, og rene V-profiler på den andre. Det skal stor vannstandssenking til i U-profiler før det blir et betydelig tørrfall. Tørrfallet i rene V-profiler øker kontinuerlig ved vannstandssenking. 42

43 m3_b2 0.5 A maks Legend Elevation (m) h maks Δh ½ΔA WS Qs = m³/s WS Qm = 1 m³/s WS m³/s WS m³/s WS m³/s WS Qut = m³/s 0.1 Ground Bank Sta Station (m) 43

44 Nytten av omløpsventil Bruk av omløpsventil er viktig for å unngå tørrfall og stranding av fisk. Kravet til kapasiteten gjennom omløpsventilen kan sannsynligvis reduseres ift. dagens praksis. For at omløpsventilen skal ha tiltenkt funksjon og samfunnsnytte, må en rekke kritiske faktorer tas hensyn til. 44

45 Når bør det stilles krav om omløpsventil? 1. Egen/egne bestand(er) av laks og/eller sjøørret i elva 2. Gyte- og oppvekstområde for en bestand av storørret i elva. En strekning på inntil ca. 5 km nedenfor kraftstasjonsutløpet bør vurderes med tanke på verdi og mulige konsekvenser for laks og ørret, ev. storørret. 3. Dersom det er usikkerhet om fisk (punkt 1 og 2 over) må det gjennomføres et enkelt prøvefiske for å kartlegge artsforekomst og kartlegge om det er årviss gyting i vassdraget. 45

46 Hvilken kapasitet må omløpsventilen ha? 50 % av middelvannføringen (normalt 25 % av maksimal slukeevne i kraftstasjonen) ser ut til å være tilstrekkelig kapasitet i de fleste situasjoner. Vannmengden som slippes gjennom omløpsventilen må tilpasses den til enhver tid gjeldende vannføringen gjennom turbinen. Det må aldri slippes mer vann gjennom omløpsventilen enn det gjeldende tilsiget til inntaksbassenget. I elver med stor variasjon i elveprofiler og substrat vil det være nødvendig med mer grundige undersøkelser. 46

47 Krav til funksjonalitet Responstid ved stans i kraftstasjonen må være svært kort Omløpsventilen må fungere uten strømtilførsel eller med nødstrøm (svakstrøm eller aggregat). Som oftest vil det kreves nødstrøm. Ventilen må lukkes gradvis etter at den har vært i bruk Vannmengden som skal slippes gjennom omløpsventilen i en gitt situasjon må styres av kontrollsystemet i stasjonen (unntak for reguleringsmagasin) Omløpsventilen bør ikke stenges før det er kommet vann fra inntaksdammen ned til strekningen nedstrøms kraftstasjonen eller kraftstasjonen er satt i drift igjen. 47

48 Utkast til rapport blir levert NVE denne uka. Takk for oppmerksomheten! Ta gjerne kontakt ved spørsmål: Lars Størset, 48