Vassdragsteknisk Forum Vårmøte 2007 Innerdalen modellforsøk gir svar på flomkapasiteten? Morten Skoglund Senioringeniør/VTA TrønderEnergi Kraft AS

Transkript

1 Vassdragsteknisk Forum Vårmøte 2007 Innerdalen modellforsøk gir svar på flomkapasiteten? Morten Skoglund Senioringeniør/VTA TrønderEnergi Kraft AS

2 TrønderEnergi Kraft TrønderEnergis produksjon: 1,8 TWh Antall ansatte: 280 Eiere: 20 kommuner i Sør-Trøndelag Etablert: 1950 Første kraftstasjon: 1957 Svartelva, Fosen Antall kraftstasjoner: 18 Antall klassifiserte dammer: 26 Høyeste dam: Dam Innerdalen, 57 m Antall klasse 3-dammer: 4

3 TrønderEnergis klassifiserte anlegg Kraftverkene i Orkla

4 TrønderEnergis klassifiserte dammer Dam Klasse Type Damhøyde Innerdalsdammen 3 Rockfill 57 Nerskogdammen 3 Rockfill 54 Falningsjøen 2 Rockfill 33 Sokna Inntaksdam 2 Arch (doble) 25 Vasslivatn 3 Rockfill 25 Storfossdammen 2 Buttress 25 Nedre Skjærlivatn, reg 2 Masrony 16 Nedre Møllefoss 2 Gravity 15 Tovatna 2 Rockfill 15 Håen 3 Rockfill/buttress 12 Nedre Skjærlivatn, overl. 2 Masrony 9 Øvre Skjærlivatn, reg 1 Masrony 8 Sverjesjøen 2 Buttress 8 Øvre Skjærlivatn, overl. 1 Masrony 7 Øvre Vikvatn 1 Masrony 7 Hukla/Kusma 1 Gravity 7 Skjelbreia 1 Rockfill 7 Eidsfossen 1 Gravity 7 Kneggsundet 1 Rockfill 6 Vestre Skjærlivatn 1 Buttress 5 Benna 1 Masrony 5 Terskeldam Storvatn - Skjærbuvatn 2 Rockfill 4 Klonvatn 1 Gravity 4 Holtsjøen 1 Rockfill 3 Samsjøen 1 Masrony 2 Gjevilvassosen 1 Rockfill 1

5 Dam Kneggsundet, jordfylling Klasse 1, 6 m høy

6 Dam Innerdalen, steinfyllingsdam, klasse 3, 57 m høy

7 Dam Innerdalen, ferdigstilt i 1981

8 Data dam Innerdalen Dam hight 57 m Dam crest length 300 m Crest with 8 m With in bottom 157 m Dam volume m year flood 55 m 3 /s PMF 93 m3/s HRWL 813 moh LRWL 778 moh Top moraine core 815 moh Dam Crest 818,5 moh Water level at q ,80 moh Flood crest length 32,2 m Drainage area 383 km 2 Reservoir volume 153 Mm 3 Reservoir area 6,7 km 2 Turbin discharge 30 m 3 /s Head 289 m Yearly production 160 GWh Efficiency 75 MW Built in 1981

9 Dam Innerdalen, tradisjonell steinfyllingsdam med sentral morenetetning

10 Flomavledning: tradisjonelt lukket flomløp i kombinasjon med bunntappeløp

11

12 Dam Innerdalen med terskel og badekar

13

14 Damdata: HRV = Topp tetning = Topp dam = 813,00 moh 815,00 moh 818,50 moh Flomberegninger fra 1979!! H dim = 813,80 moh Q dim = 55 m 3 /s H PMF = 814,13 moh Q PMF = 93 m 3 /s Foreløpig flomberegning 2007: H dim = 814,72 moh Q dim = 147 m 3 /s H PMF = 815,02 moh Q PMF = 217 m 3 /s

15 Flomberegningene sterkt avhengig av metodevalg Metode Q 1000 PMF Flomfrekvensanalyse HBV-modell PQ-flom I retningslinje for flomberegning anbefales det å benytte flomfrekvensanalyse til beregning av Q 1000 og nedbør-avløpsmodell, dvs. HBV-modell, til beregning av PMF

16 Prinsippskisse av flomavlavløp på dam Innerdalen, situasjon q dim Grense for frispeilstrømning i sjakt, inkl 30 % luft: 160 m 3 /s Gammel Q dim : 55 m 3 /s Ny Q dim : 148 m 3 /s Kapasitet frispeilstrømning: 160 m 3 /s

17 Prinsippskisse av flomavlavløp på dam Innerdalen, situasjon PMF Gammel Q PMF : 93 m 3 /s Ny Q PMF : 217 m 3 /s Kapasitet fylt tverrsnitt: 145 m 3 /s

18 Pga. av stor usikkerhet i slike beregninger og muligens store kostnadskrevende ombygginger ble det valgt å kjøre modellforsøk på flomavledning da Innerdalen. Usikkerheten er størst i forbindelse med strømningen i badekar og innstrømningen i sjakt

19 Modellforsøket blir utført av to studenter som tar dette som sin hovedoppgave. Åne Sæter Øystein Røneid

20 Modellen blir bygget på NTHs laboratorium, (gamle vassdragslabben) med Lars Jensen som ansvarlig for planlegging og Arnstein Johansen som utførende Studentenes veileder er professor II Odd Guttormsen

21 Oppmålingsarbeider må tas alvorlig

22

23 Befaring må til

24 Hvor bliver HMS?

25 Kommer ikke HMS?

26 Og så begynner modellbyggingen

27 Badekaret ferdig

28 Deler av tunnelen ble modellert

29 Flomtunnel nesten ferdig

30 Flomtunnel med vann

31 Flomtunnel, sjakt og bunntappeløp

32 Terskel og badekar

33 Innledende forsøk ga oss følgende problemer: Ved konsentrasjon kun om vassføringskurva: Friksjon i sjakt, når begynner sjaktfriksjon å bety noe Luftuttrekk av sjakta og dermed undertrykk og for høy kapasitet Overflatespenninger

34 Vannføringskurver med lufting Med og uten ruhet i sjakt Vannføringskurver med lufting 5,00 Vannstand, [m] 4,00 3,00 2,00 1,00 Med friksjon Uten friksjon 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Vannføring, [m3/s]

35 Vannføringskurver med ruhet Med og uten lufting av sjakt Vannføringskurver med ruhet Vannstand, [m] 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 Vannføring, [m3/s] Uten lufting Med lufting

36 Vannføringskurver uten ruhet med lufting Med og uten overflatespenninger Vannføringskurver med lufting, uten ruhet Vannstand, [m] 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Med overfl.spenninger Uten overfl.spenninger 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Vannføring, [m3/s]

37 Dette er det mest sannsynlige forhold mellom vannføring og vannstand Det er nå dokumentert med modellforsøk Så kommer tilleggskravene: 1) Frispeilstrømning i sjakt og tunnel ved q dim 2) Vannstand i badekar lavere enn terskelhøyden ved PMF

38 1) Frispeilstrømning i sjakt Vanskelig å definere frispeilstrømning

39 Hva er det som er frispeilstrømning??

40 Et hull sentralt i sjaktinnføringa. Er det fristeilstrømning? Vi mener: Gjerne et fornuftig krav, men: meget vanskelig å definere! Viktig! Vannføringskurver med ruhet 5,00 Vannstand, [m] 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 Vannføring, [m3/s] Uten lufting Med lufting

41 2) Vannstand i badekar lavere enn terskelen

42 Vannstand i badekar skal ikke overskride terskel. Teoretisk ingen virkning før vannstand i badekar når 1/3 h h 0,33 h

43 Vanskelig å definere vannstanden

44 Vanskelig å definere vannstanden

45 Vanskelig å definere vannstanden

46 Vanskelig å definere vannstanden Vi mener: Gjerne et fornuftig krav, men: meget vanskelig å definere! Viktig! Vannføringskurver med ruhet 5,00 Vannstand, [m] 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 Vannføring, [m3/s] Uten lufting Med lufting

47 Nå godkjenner du vel flomavledningen for f..

48 Ha en fortsatt fin dag!