Labyrintoverløp og lukket flomløp - modellforsøk for dam Storlivatn

Abstract

Flomløpet til dam Storlivatn fungerer i dag ikke godt nok til å avlede dimensjonerende avløpsflom, etter krav fra NVE. Ved en slik flom overtoppes brystningen på dammen som ligger på 255,35 moh. I senere år har det blitt økt fokus på hvilken effekt klimaendringer har på flomstørrelser i framtiden, og det er derfor anbefalt et klimapåslag på 20%. Dermed er det dimensjonerende flomavledningskravet på 1,2Qdim = 1240 m3/s.

Flomløpet på Storlivatn består i dag av én valseluke med kapasitet på kun 580 m3/s, og det må dermed finnes en løsning som kan avlede den resterende vannføringen. For å løse dette problemet ble det i 2017 bygget en modell der det ble konstruert et labyrintoverløp ved siden av dammen, samt en sidekanal og et lukket flomløp med utløp nedstrøms dammen. Denne løsningen økte kapasiteten til systemet betraktelig, til ca. 1204 m3/s, men løsningen mangler fortsatt noe flomavledningskapasitet.

Det er derfor ønskelig finne en løsning med større kapasitet, og undersøke om dette kan gjøres med mindre naturinngrep da store fjellmasser må fjernes, større kapasitet og mindre investeringskostnad. Det er også et ønske om at dimensjonerende flom ikke skal drukne Storlivatn kraftverk som ligger på 255,10 moh., da dette vil medføre store økonomiske tap.

I oppgaven er det utført et litteraturstudie på flomløp med fokus på ulike typer overløp og kapasiteten til disse, samt analyse av kapasitet, luftinnblanding og vassnivå. Vurdering og kapasitetsberegning av eksisterende modell med og uten modifikasjoner på labyrinten har blitt utført, samt alternativ til labyrintløsningen inkludert pianooverløp på hvelvdam, bruk av hvelvdam som flomløp ved senkning av dammen, og bruk av luker som erstatning eller i kombinasjon med en overløpsterskel.

Basert på teori og beregninger ble det utført et modellforsøk der labyrintoverløpet ble erstattet med én klappeluke på 4*28 meter. Denne løsningen reduserer nødvendig utsprengt areal kraftig og løsningen medfører trolig ikke større kostnader enn det opprinnelige labyrintoverløpet. Løsningen ga en flomavledning på 1245 m3/s, og innfrir dermed kravet om nødvendig flomavledningskapasitet fra NVE.

The spillway in Dam Storlivatn does currently not have enough capacity to divert a design flood, from requirements set by NVE. If such a design flood should occur, the dam, located at 255,35 masl, will be overtopped. In later years there has been an increased focus on what effect climate changes will have on the size of floods in the future, and therefore it is recommended that an additional 20% should be added to the design flood size due to these climate changes. The design flood is then given as 1,2*Q1000 = 1240 m3/s.

The spillway in Dam Storlivatn today consists of a roller hatch with a capacity of only 580 m3/s, and that is why there is a need for a solution that can divert the remaining water flow. To solve this problem, a model was built in 2017 where a labyrinth weir was made on the side of the dam, as well as a channel and a tunnel spillway leading the water back into the river downstream of the dam. This solution increased the capacity considerably to approximately 1204 m3/s, but it is still lacking in capacity.

Therefore, there is a need for a solution with a higher capacity, and to examine whether this can be done with minimal interference with nature, as large volumes of rock must be removed, higher capacity and at a lower cost. Storlivatn power plant lies upstream and will be drowned if the water level reaches 255,10 masl. This will lead to great economical losses, so it is clearly desirable to create a solution where this does not happen.

In this thesis, a literature study has been done on spillways with a focus on different types of weirs, and the capacity of these. There is also an analysis on capacity, air entrainment and water levels. Evaluation and capacity calculations of the existing model with and without modifications on the labyrinth weir has been done, and alternatives to this solution including a piano key weir on the arch dam, a piano key weir instead of a labyrinth weir, lowering the arch dam to use as a weir and the use of hatches as a replacement or in combination with the labyrinth weir.

Based on theory and calculations, a physical model study was done where a hatch of 4*28 metres replaced the labyrinth weir. This solution reduces the size of area in which rock needs to be removed considerably, and will probably not lead to a higher cost than the original labyrinth weir. The solution gave a capacity of 1245 m3/s, and thusly meets the requirements of necessary flood control set by NVE.