Hydraulisk modellering av kraftverksdrift i Tokkeåi

Abstract

En todimensjonal hydraulisk modell har blitt konstruert i HEC-RAS 5.0 for elven Tokkeåi (5 km lang) i Telemark. Hovedformål for oppgaven er å vurdere graden av effektkjøring av kraftverk. Elven deler seg i flere løp, noe som gjør at en todimensjonal beregning vil være mer egnet enn en endimensjonal, da det er mulig å beregne ulike vannoverflater for hvert av løpene. Terrenggrunnlaget i modellen kommer fra LIDAR-skanning av elven, hvor punktmålinger har en gjennomsnittlig tetthet på 1 dm, slik at bunnforhold er dekket med en veldig høy oppløsning. Modellen har blitt kalibrert mot målte vannlinjer gjort i felt i forbindelse med prosjektoppgave gjennomført høsten 2016, hvor to av kalibreringene dekket hele elvens område. Kalibreringen har blitt gjort ved at Mannings ruhetskoeffisient for ulike områder i elven har blitt endret, slik at vannoverflaten simulert og målt (i felt) var lik. Standardavviket mellom simulert og målt vannoverflate ble beregnet til ± 5 cm for kalibrert modell, noe som vil være av samme størrelsesorden som målte GPS-målingene og fluktuasjoner i vannspeilet. Ved undersøkelse av ulike parametere i HEC-RAS-modellen kom det fram at valg av Mannings ruhetskoeffisient, beregningsmetode og gittercellestørrelser var de mest utslagsgivende parameterne som ble testet. Variasjoner av parameterne førte til vannoverflateendringer på centimeter- til desimeternivå. De resterende parameterne ga utslag på millimeter- og centimeternivå. Det ble vurdert at Tokkeåi er i moderat grad påvirket av effektkjøring, hvor lave senkningshastigheter og andel tørrlagt arealer er antatt som hovedårsaken til at påvirkningen ikke ble beregnet som høyere. Simuleringene har vist at ved vannføringer lavere enn 4 m3/s i Tokkeåi vil andel tørrlagt areal øke kraftig. Det vil frarådes å regulere vannføring lavere enn denne verdien for at gode miljøforhold i elven skal opprettholdes. Av gyteområdene undersøkt, er det området som befinner seg lengst oppstrøms i elven som har i størst grad blitt påvirket av raske endringer.