9 REFERANSER Beldring, S., Roald, L.A. & Voksø, A., 2002 Avrenningskart for Norge, NVE Rapport 2 2002, 49s. NVE 2007, Skjema for dokumentasjon av hydrologiske forhold for små kraftverk med konsesjonsplikt, 5s. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 18/18
5 BEREGNING AV NYTTBAR VANNMENGDE TIL PRODUKSJON VED HJELP AV HYDROLOGISKE DATA % av middelvannføringen Mill.m 3 Tilgjengelig vannmengde 1 100 % 597.47 Beregnet vanntap fordi vannføringen er større enn maks slukeevne 25.6 % 153.12 Beregnet vanntap fordi vannføringen er mindre enn min slukeevne 1.2 % 7.33 Beregnet vanntap på grunn av slipp av minstevannføring 11.7 % 70.06 Nyttbar vannmengde til produksjon 61.4 % 366.94 6 VANNTEMPERATUR, ISFORHOLD OG LOKALKLIMA Vanntemperatur og lokalklima anses ikke å bli endret i særlig negativ grad av det planlagte tiltaket. Vanntemperaturen nedstrøms inntakene vil være noe lavere vinterstid og noe høyere om sommeren fordi den reduserte vannføringen på strekningen raskere vil tilpasses temperaturen i omgivelsene. Den berørte strekningen er imidlertid veldig kort og virkningen på temperaturen vil derfor være marginal. Tiltaket anses heller ikke å ha synderlig påvirkning på lokalklimaet, da endringene vil være små. 7 GRUNNVANN, FLOM OG EROSJON Tiltaket vil ikke føre til forverrede flomforhold. Flomforholdene på strekningen med fraført vann vil derimot bli noe redusert, mens flomforhold oppstrøms inntaket ikke vil bli påvirket. Det planlagte tiltaket anses ikke å ha noen varig effekt på forhold tilknyttet erosjon og sedimenttransport utover byggeperioden. 8 FERSKVANNSRESSURSER Kvina er allerede i dag en utnyttet ressurs. Nedbørfeltet er regulert til kraftverksdrift lenger opp- og nedstrøms, med overføringer ut av det naturlige nedbørfeltet. 1 Normalavløp 1961-1990 (eller forventet gjennomsnittlig årlig avløp). C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 17/18
Tabell 5 Karakteristiske ukesverdier før og etter tiltak Før tiltak Etter tiltak Uke 0-persentil 25-Persentil 50-Persentil 75-Persentil 100-Persentil 0-persentil 25-Persentil 50-Persentil 75-Persentil 100-Persentil 1 0,40 3,12 7,31 18,77 165,97 0,17 0,17 0,17 1,58 128,37 2 0,70 4,37 10,17 27,23 126,13 0,17 0,17 0,17 1,68 88,53 3 0,75 4,28 10,73 36,42 123,32 0,17 0,17 0,17 2,34 85,72 4 0,75 4,11 8,32 18,87 104,90 0,17 0,17 0,17 0,74 67,30 5 0,73 3,45 6,42 16,40 121,44 0,17 0,17 0,17 0,82 83,84 6 0,47 3,53 7,74 23,92 174,29 0,17 0,17 0,17 0,75 136,69 7 0,45 3,02 6,12 14,22 78,56 0,17 0,17 0,17 0,65 42,70 8 0,42 2,43 5,46 9,61 126,94 0,17 0,17 0,17 1,57 89,34 9 0,59 2,62 4,89 13,94 115,40 0,17 0,17 0,28 0,97 77,80 10 0,70 3,46 6,38 18,85 81,36 0,17 0,17 0,17 0,59 43,76 11 0,56 3,31 6,97 13,83 83,39 0,17 0,17 0,17 0,65 47,05 12 0,68 3,62 8,25 15,00 98,05 0,17 0,17 0,17 0,84 60,45 13 0,52 5,23 9,44 16,93 78,16 0,17 0,17 0,17 0,33 41,63 14 1,24 7,62 12,30 22,44 94,98 0,17 0,17 0,17 0,17 57,38 15 1,99 8,01 13,42 22,61 101,96 0,17 0,17 0,17 0,17 64,36 16 4,54 10,34 16,43 26,53 80,88 0,17 0,17 0,17 0,17 43,28 17 5,82 11,66 21,13 34,55 106,04 0,17 0,17 0,17 0,21 68,44 18 5,45 11,71 19,04 34,50 114,88 0,17 0,17 0,17 2,06 77,28 19 6,30 10,63 16,93 27,93 86,58 0,17 0,17 0,17 0,17 48,98 20 4,90 7,43 10,91 19,94 80,62 0,17 0,17 0,17 0,17 43,02 21 4,22 6,57 9,86 18,20 83,13 0,17 0,17 0,17 0,17 45,53 22 3,14 5,99 8,07 14,50 73,90 0,17 0,17 0,17 0,17 36,80 23 3,40 5,55 7,00 10,57 75,28 0,17 0,17 0,17 0,17 37,68 24 3,11 5,25 6,53 9,74 95,19 0,17 0,17 0,17 0,17 58,98 25 2,47 4,70 6,10 10,76 66,17 0,17 0,17 0,17 0,17 30,30 26 2,01 4,32 6,00 9,31 89,75 0,17 0,17 0,17 0,17 52,15 27 2,70 4,54 5,60 7,58 150,54 0,17 0,17 0,17 0,17 112,94 28 2,41 4,39 5,51 8,85 88,11 0,17 0,17 0,17 0,17 50,51 29 2,54 4,47 5,59 7,60 37,30 0,17 0,17 0,17 0,17 7,85 30 2,62 4,47 5,53 7,74 54,87 0,17 0,17 0,17 0,17 17,27 31 3,02 4,58 5,63 7,57 73,85 0,17 0,17 0,17 0,17 38,43 32 2,54 4,64 5,66 10,37 122,46 0,17 0,17 0,17 0,17 84,86 33 2,46 4,68 6,98 18,57 97,80 0,17 0,17 0,17 0,17 60,20 34 2,86 4,83 6,77 11,18 58,76 0,17 0,17 0,17 0,17 24,64 35 3,02 4,97 6,54 14,89 69,44 0,17 0,17 0,17 0,17 31,84 36 2,40 5,25 6,71 15,80 120,61 0,17 0,17 0,17 0,17 83,01 37 3,08 5,58 7,68 17,46 88,04 0,17 0,17 0,17 0,17 50,44 38 2,89 5,92 9,37 22,62 124,10 0,17 0,17 0,17 0,17 86,50 39 2,78 6,22 10,38 27,41 283,83 0,17 0,17 0,17 0,18 246,23 40 2,25 6,07 11,98 31,93 152,57 0,17 0,17 0,17 2,05 114,97 41 1,65 7,06 12,55 32,76 158,32 0,17 0,17 0,17 2,76 120,72 42 0,91 5,77 9,83 28,24 300,17 0,17 0,17 0,17 3,49 262,57 43 1,26 5,93 13,94 40,80 150,58 0,17 0,17 0,17 5,98 112,98 44 1,95 8,01 16,40 44,07 176,57 0,17 0,17 0,17 7,74 138,97 45 2,62 7,45 15,43 38,02 150,01 0,17 0,17 0,17 5,62 112,41 46 2,71 7,39 14,19 34,45 170,17 0,17 0,17 0,17 1,53 132,57 47 1,91 6,05 11,02 32,59 156,99 0,17 0,17 0,17 4,54 119,39 48 1,12 6,00 13,50 36,85 180,00 0,17 0,17 0,17 4,28 142,40 49 1,21 5,65 11,51 31,69 168,88 0,17 0,17 0,17 1,98 131,28 50 1,07 6,01 10,80 22,25 132,37 0,17 0,17 0,17 0,51 94,77 51 1,29 4,38 8,51 18,71 139,73 0,17 0,17 0,17 0,25 102,13 52 0,49 3,68 10,01 28,97 145,58 0,17 0,17 0,17 2,35 107,98 C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 16/18
Figur 19 Beregnet vannføring før og etter utbygging, rett nedstrøms inntak, i et tørt år (1996), et middels år (2005) og et vått år (1990). C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 15/18
Figur 18 Vannføringen i Rafossen, rett nedstrøms inntak (1971-2009), daglige verdier før og etter utbygging. Minimumsvannføringer (0-persentil) øverst, medianvannføringer i midten og maksimumsvannføringer (100-persentil) nederst. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 14/18
4.1.1 Nedstrøms inntaket i Rafossen Disse forutsetninger gir følgende resultater rett nedstrøms inntaket: I snitt vil vannføringen bli redusert fra 18.93 m³/s til 5,36 m³/s, eller til 28,3 % av dagens vannføring. Størst volummessige reduksjon vil oppstå i perioder på vår og sen høst. I Tabell 3 og Figur 17 er månedsmiddelvannføringene vist før og etter utbygging. Konsekvensene av tiltaket på minimums-, median- og maksimumsvannføringer er vist i Figur 18, mens Figur 19 viser forholdene i de tre typiske årene. Tabell 4 viser antall dager med vannføring større enn maksimal slukeevne og antall dager med mindre enn minste slukeevne tillagt planlagt minstevannføring. Tabell 5 viser karakteristiske ukesverdier før og etter tiltak. Tabell 3 Rafossen nedstrøms inntak. Månedsmiddelvannføringer (1971-2009) i m³/s før og etter tiltak. Måned Før Etter % av eksisterende vannføring Januar 20,21 6,43 31,8 % Februar 16,19 5,34 33,0 % Mars 13,65 2,78 20,4 % April 21,61 3,33 15,4 % Mai 20,11 3,49 17,4 % Juni 10,95 1,53 13,9 % Juli 9,84 1,75 17,8 % August 13,07 2,50 19,1 % September 20,01 6,10 30,5 % Oktober 28,17 10,98 39,0 % November 29,62 11,22 37,9 % Desember 23,85 8,90 37,3 % Middel 18,93 5,36 28,3 % Figur 17 Månedsmiddelvannføringer (1971-2009) i m³/s før og etter tiltak. Tabell 4 Antall dager med tilsig større enn maksimal slukeevne og mindre enn minste slukeevne tillagt planlagt minstevannføring Antall dager med vannføring > maksimal slukeevne Antall dager med vannføring < planlagt minstevannføring + minste slukeevne Tørt år (1996) Middels år (2005) Vått år (1990) 21 51 93 155 56 46 C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 13/18
4 HYDROLOGISKE KONSEKVENSER AV PLANLAGT TILTAK 4.1 Konsekvenser for vannføringsforhold Vannføringen vil som en følge av tiltaket bli redusert på en om lag 350 m lang strekning, Rafossen, som vist i Figur 16. De hydrologiske konsekvensene blir vist for et punkt rett nedstrøms inntaket. Strekningen er for kort til at det er hensiktsmessig å snakke om et restfeltbidrag mellom inntak og utløp. Nedstrøms utløpet vil vassdraget være upåvirket av dette tiltaket. Figur 16 Kartskisse over planlagt tiltak. Berørt elvestrekning er merket rød. Planlagt maks slukeevne i kraftverket er oppgitt til 37,6 m³/s med en nedre grense på 2,3 m³/s. Som minstevannføring er i disse vurderingene benyttet 3,7 m 3 /s over i perioden 1. mai til 30. oktober og 1,3 m 3 /s vinterstid i perioden 1. oktober til 30. april. Det benyttes ikke magasin for regulering, og tilsiget er derfor ikke redistribuert i tid. For å beskrive vannføringsforholdene er måneds- og årsmiddelverdier oppgitt. Videre er karakteristiske verdier vist i diagrammer på døgnbasis og som ukesverdier i tabell. De karakteristiske verdiene er: 100 % (største verdi) 50 % (Median, 50 % av verdiene er større og 50 % er mindre) 0 % (minste verdi) Det er plukket ut tre typiske år, et tørt år (1996), et år med midlere forhold (2005) og et vått år (1990). Det er viktig å være klar over at selv om for eksempel 1996 i sum var et tørt år, betyr ikke dette at det var lave vannføringer gjennom hele året, tilsvarende gjelder for middelåret 2005 og det våte året 1990. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 12/18
3.7 Varighetskurve, slukeevne og sum lavere Varighetskurven er en sortering av vannføringene etter størrelse og angir hvor stor del av tiden, angitt i %, vannføringene har vært større enn en viss verdi. Kurven for slukeevne viser hvor stor del av den totale vannmengde (angitt i prosent) kraftverket kan utnytte, avhengig av den maksimale kapasiteten i turbinen (i prosent av middelavløpet). Kurven for sum lavere", viser hvor stor del av vannmengden (angitt i prosent) som vil gå tapt når vannføringen underskrider lavest mulig driftsvannføring i kraftverket. Figur 14 Varighet av vannføringer i prosent av tiden (verdier i m³/s) Figur 15 Varighet av vannføringer i prosent av tiden (verdier i % av middelavløp), verdier for slukeevne og sum lavere er gitt i % av total vannmengde. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 11/18
3.6.2 5-Persentil Vintersesong (1.10 30.4) Midlere 5-Persentil for vintersesongen (1.10 30.4) er beregnet til 1,6 m³/s. 5-Persentil er plottet over perioden, sammen med minimums- maksimums- og medianverdien i Figur 12. Varighetskurve for vintersesongen er vist i Figur 13. Figur 12 Persentiler for vintersesongen (1.10-30.4) Figur 13 Varighetskurve for vintersesongen (1.10 30.4) C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 10/18
3.6 Sesongmessige lavvannføringer 3.6.1 5-Persentil Sommersesong (1.5 30.9) Midlere 5-Persentil for sommersesongen (1.5 30.9) er beregnet til 3,02 m³/s. 5-Persentil er plottet over perioden, sammen med minimums- maksimums- og medianverdien i Figur 10. Varighetskurve for sommersesongen er vist i Figur 11. Figur 10 Persentiler for sommersesongen (1.5-30.9) Figur 11 Varighetskurve for sommersesongen (1.5 30.9) C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 9/18
Figur 8 Midlere/median og minimumsvannføringer over dataperioden. Verdier i m 3 /s. Figur 9 Daglig maksimalvannføring i løpet av dataperioden. Verdier i m 3 /s. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 8/18
3.4 Årsmidler Det er også utarbeidet årsmiddeldiagram for beregnet serie, vist i Figur 6. Verdier er i m³/s. Figur 6 Årsmidler for perioden 1971-2009 for beregnet tilsigsserie. 3.5 Persentiler Vassdraget er et lite utpreget innlandsfelt med høy avrenning i smeltesesongen på våren, lavere sommervannføring og høstflommer men er såpass kystpåvirket at flommer kan forekomme året rundt. Typiske persentil-plott er vist i Figur 7 til Figur 9. Figur 7 5, 25, 50 og 75 persentilen (Verdier i m³/s). C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 7/18
3.2 Tilsigsserie Tilsigsserien til inntaket for Rafossen kraftverk består av observert avløp fra VM 25.30 Stegemoen 1971 til og med 2009, totalt 39 år. Figur 5 Utarbeidet tilsigsserie 3.3 Statistiske parametere Det er utarbeidet en del generell statistikk for tilsigsserien: som vist i tabell og figurer nedenfor. Stasjon/nedbørfelt Rafossen kraftverk Midlere spesifikk avrenning 1961-1990 (NVEs avrenningskart) Midlere spesifikk avrenning 1961-2009 (Tilsigsserie) Feltstørrelse (km²) Største tilgjengelige tilsig (m³/s) Midlere tilgjengelig tilsig (m³/s) Minste tilgjengelige tilsig (m³/s) Alminnelig lavvannføring (m³/s) 56,21 55,37 342,16 514,2 18,95 0,18 - (1) (1) Alminnelig lavvannføring blir beregnet ved først å sortere hvert enkelte års vannføringsverdier. Fra den sorterte årsserie blir vannføring nummer 350 tatt ut. Disse vannføringene danner en ny serie som igjen sorteres. Av denne serien blir den laveste tredjedelen fjernet, og alminnelig lavvannføring er den laveste gjenværende verdien. Alminnelig lavvannsføring beregnes for naturlige nedbørfelt og vil av den grunn være irrelevant for dette punktet da en stor del av vassdraget oppstrøms er fraført. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 6/18
3 HYDROLOGISK DATAGRUNNLAG 3.1 Hydrometri Det eksisterer i dette tilfellet direkte observasjoner av avløpet i nedbørfeltet. Vannmerket 25.30 Stegemoen er lokalisert straks ovenfor planlagt inntak og gir sammen med observasjoner av flomtap over dammen i Homstølvatn fra VM 25.6 Homstøl ndf. et meget godt bilde av det naturlige tilsiget til det planlagte inntaket. Plassering av stasjonene er vist i Figur 3 og plott av vannføringen i perioden 1971-2009 er vist samlet i Figur 4 for VM Stegemoen og flomtapene over dammen Homstølvatn (måledata fra VM 25.6 Homstøl. Figur 3 Plassering av benyttede avløpstasjoner i området. Avløpet ved målestasjonene er beregnet fra observerte data og sammenlignet med NVEs normalavrenningskart. Observert middelavløp ved stasjonen etter 1990 ligger noe høyere enn NVEs avrenningskart i perioden 1991-2000 men noe lavere i perioden 2001-2009. Sett over hele perioden 1971-2009 er midlere vannføring beregnet til 18,94 m 3 /s. Figur 4 Observert vannføring ved VM 25.6 Homstøl ndf og VM 25.30 Stegemoen for årene 1971-2009. Verdier i m 3 /s. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 5/18
Figur 1 Naturlig nedbørfelt til Rafossen Figur 2 Uregulert nedbørfelt til Rafossen Tabell 1 Nedbørfeltparametere NAVN Areal Innsjø Innsjø Skog Skog Minste Høyde Midlere Høyde Max Høyde km² km² % km² % (m.o.h.) (m.o.h.) (m.o.h.) Inntaksfelt - Rafossen 342,16 18.12 5,3 152.2 44,5 125,5 492 990 Tabell 2 Avrenningsparametere NAVN Spesifikk avrenning 1961-1990 i l/s/km² NVEs avrenningskart Midlere avrenning i mm pr. år Q mid i m³/s 1961-1990 Inntaksfelt - Rafossen 56,21 1774 19,23 C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 4/18
1 INNLEDNING SWECO Grøner har etter forespørsel utarbeidet tilsigsserie samt utvalgte nedbørsfelt- og hydrologiske parametere for planlagt regulert nedbørfelt med inntak ved Rafossen i Kvinavassdraget. Planen er å utnytte fallet på 45 meter mellom Stegemoen-bassenget og det nedenforliggende Rafoss-bassenget. En 350 meter lang strekning av elven, selve Rafossen, vil bli påvirket av tiltaket. Tiltaket er plassert 2,6 km oppstrøms eksisterende kraftverk i Trælandsfoss. Det er utredet for ett hovedalternativ. Notatet beskriver nødvendig hydrologi for teknisk planlegging og gir all nødvendig informasjon etterspurt fra NVE i forbindelse med dokumentasjon av hydrologiske forhold for små kraftverk med konsesjonsplikt. 2 OMRÅDEBESKRIVELSE Rafossen er en foss i nedre del av Kvina-vassdraget, lokalisert i Kvinesdal kommune i Vest-Agder. Nedbørfeltet strekker seg i tillegg over kommunene Sirdal, Åseral, Hægebostad og Flekkefjord i Vest-Agder og kommunene Valle og Bygland i Aust-Agder fylke. Det uregulerte nedbørsfelt ned til Rafossen er beregnet til 1146,74 km² ved planlagt inntak på 125,5 m.o.h. 805 km 2 av de øvre delene av nedbørfeltet overføres imidlertid til Tonstad Kraftverk fra inntak i Homstølvatn. I dette arealet inngår også overføringen fra Austøla og Geithombekken. De resterende 342 km 2 drenerer ned Kvina til det planlagt inntak ved Rafossen. I tillegg til tilsiget fra nedbørfeltet kan det innimellom komme bidrag fra flomtap over dammen i Homstølvatn og fra inntakene i Austøla og Geithombekken. Det totale naturlige nedbørfeltet til Rafossen er vist i Figur 1 og nedbørfeltet nedstrøms overføringen til Tonstad er vist i Figur 2. Det er ingen spesiell usikkerhet knyttet til fastsettelse av nedbørfeltgrensene. Hele nedbørfeltet er i dag allerede påvirket av regulering og har overføringer inn og ut av vassdraget. Inntaksfeltet, dvs nedbørfeltet nedstrøms overføringen til Tonstad, strekker seg mellom 625/990 m.o.h. Detaljer for nedbørfeltet er beskrevet i tabellene nedenfor. Vassdraget ligger hovedsakelig sørvendt. C:\Documents and Settings\tru\Skrivebord\RAFOSS II\V2-1 Tekn hydrologi rapport.docx Side 3/18
RAPPORT SWECO NORGE Deres ref.: Vår ref.: 683432 - Hydrologi Dato: 15.3.2010 Til: Sira-Kvina kraftselskap Fra: Kjetil Sandsbråten TEKNISK HYDROLOGI OG VURDERING AV HYDROLOGISKE KONSEKVENSER AV PLANLAGT TILTAK RAFOSSEN KRAFTVERK 1 Innledning... 3 2 Områdebeskrivelse... 3 3 Hydrologisk datagrunnlag... 5 3.1 Hydrometri... 5 3.2 Tilsigsserie...... 6 3.3 Statistiske parametere... 6 3.4 Årsmidler... 7 3.5 Persentiler... 7 3.6 Sesongmessige lavvannføringer... 9 3.7 Varighetskurve, slukeevne og sum lavere...11 4 Hydrologiske konsekvenser av planlagt tiltak...12 4.1 Konsekvenser for vannføringsforhold......12 5 Beregning av nyttbar vannmengde til produksjon ved hjelp av hydrologiske data...17 6 Vanntemperatur, isforhold og lokalklima...17 7 Grunnvann, flom og erosjon...17 8 Ferskvannsressurser...17 9 Referanser...18 SWECO NORGE AS Postboks 400 1327 LYSAKER Telefon: 67 12 80 00 Telefaks: 67 12 58 40 Kjetil Sandsbråten Telefon direkte: 67128382 Telefaks direkte: 67128030 e-post: kjetil.sandsbraten@sweco.no SW ECO Norge AS Org. nr.: NO-967 032 271 MVA et selskap i SWECO konsernet www.sweco.no e-post: post@sweco.no
Sira-Kvina kraftselskap RAFOSSEN KRAFTVERK TEKNISK HYDROLOGI VURDERING AV HYDROLOGISKE KONSEKVENSER AV PLANLAGT TILTAK