| dc.description.abstract | Denne masteroppgaven, utført i samarbeid med FIThydro, har som formål å teste ut beregningsmetoden Large-scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) for overflatehastighet i elver. Ved utbygging av vassdrag endres elveløpet og andre forhold i vassdraget. Som et verktøy for å vurdere påvirkningen av disse endringer brukes numeriske simuleringer hvor vannets hastighet og vannføringen er essensielle inngangsdata.
Målinger av både vannhastighet og vannføring, utføres i dag med måleinstrumenter som akustisk dopplerinstrument og strømningsmåler. Disse metodene er velprøvde og gode, men har begrensninger ved ekstreme vannføringer som flom, eller svært lave vannføringer, som minstevannføring. LSPIV er i motsetning godt egnet i slike situasjoner. Metodikk som krever at måleinstrumenter og/eller operatør må nært opptil, eller inn i selve elva, kan være både vanskelig og risikofylt. LSPIV-basert hastighetsmåling utføres fra land og droneføreren kan stå på trygg avstand til elva. Ved stor vannføring eller dersom lokaliteten har vanskelig tilkomst representerer dette klare fordeler ved LSPIV. Markørbruk er nødvendig for å få utføre hastighetsberegninger med LSPIV og er i denne oppgaven vurdert ut fra erfaringer gjort under feltarbeid i Shiffmühle.
En vesentlig del ved masteroppgaven er sensitivitetsanalysen hvor forholdet mellom tidssteget, Δt og størrelsen av Interrogation Area (IA) ble analysert for et allerede eksisterende bildemateriale. Fem parametersett ble testet mot hverandre og vurdert på grunnlag av fordeling av korrelasjonsfaktoren, R, for hvert av settene. Fordelingen viste at mindre Δt og IA ga en fordeling med en høyere andel av R mot 1, noe som er ønskelig. Valg av forhold for videre vurdering av resultatene ble i tillegg gjennomgått med hensyn på sammenhengen mellom hastighetsvektoren i hovedretningen til strømningen og visuell vurdering av de øyeblikkelige vektorfeltene for hastighet.
På grunnlag av sensitivitetsanalysen ble forhold for Δt og IA valgt for hvert bildemateriale og hastighetsberegning for hver av lokalitetene gjennomført. Utvalgte parametre ble så testet med hensyn til hvordan disse påvirket hastighetsresultatet. Hovedfokus for denne testingen var utstrekningen av Search Area (SA), størrelse av IA og turbulens.
Resultatene i denne oppgaven viser at beregning av overflatehastighet ved bruk av LSPIV kan gi avvik under 10 prosent (10 %), ved gode valg av parametre og gode bildedata, i forhold til målte verdier. Dette er innafor akseptabelt avvik og tilnærmet likt resultater fra tidligere studier.
Large-scale Particle Image Velocimetry bør i videre arbeid testes for mer ekstreme vannføringer, både lave som ved minstevannføring og ved flom hvor andre metoder er uaktuelle. Skalering ved endret oppløsning av bildematerialet bør også testes. | |
