Modellering av terskelfjerning og terskelendringer i Nea

Abstract

I vassdrag med kraftproduksjon blir ofte vannføringa sterkt redusert, noe som fører til at elva blir liten sammenlignet med tidligere. For å bøte på dette er det bygget terskler i mange norske vassdrag. Tersklene demmer opp vann og skaper inntrykk av at elva er like stor som tidligere. Over tid har det blitt tydelig at terskler også medfører ulemper, som at de hindrer fiskepassasje og forverrer de økologiske forholdene i elva. Målet med oppgaven er å endre tersklene slik at fiskepassasjen forbedres, eller både forbedre fiskepassasjen og redusere det stillestående terskelbassenget. I denne oppgaven er det laget en terrengmodell for en 2,8 km lang strekning i Nea med fire terskler. Grunnlaget for terrengmodellen er to Lidar-scanninger av terrenget supplert med ADCP-målinger i dypere delene av elva. Den hydrauliske modellen ble kalibrert mot Lidar-punkter på vannoverflaten og et ortofoto for vannføring 2 m3/s. Basert på alternative terskelutforminger beskrevet i Tiltakshåndboka for bedre fysisk vannmiljø, Vassdragshåndboka og andre kilder, er det utformet fire alternativer for tre av tersklene. Det første er fjerning av tersklene. De neste er to celleterskler med ulik høyde: Den samme som dagens terskler og halvparten så høy. Den siste varianten er en serie mindre terskeltrinn med en dypål som samler vannet ved liten vannføring. Endringene er laget med programmene HEC-RAS og ArcMap. Alle terskelvariantene ble simulert i HEC-RAS for minstevannføringa 2 m3/s og vannføringene 10 og 100 m3/s. Resultat etter terskelfjerning for minstevannføring viser at det vanndekte arealet blir redusert til 73 % oppstrøms terskel 24, 69 % oppstrøms terskel 23 og 56 % oppstrøms terskel 22. De høye celletersklene har et oppstrøms vanndekt areal omtrent som dagens, trinntersklene har rundt 90 % og de lave celletersklene rundt 70 %. Når det vanndekte arealet ble redusert, økte hastigheten, mens dybden minsket. Både trinnterskelen og celletersklene bedrer fiskepassasjen siden de skaper en sammenhengende vannflate med omtrent 25 cm dyp over terskelen. For terskel 24 vil det fremdeles være noen dype områder til oppholdsplasser etter fjerning. Samtidig reduseres elvas bredde til halvparten i deler av elvestrekningen. Den lave celleterskelen gir dype områder i terskelbassenget og et stillestående terskelbasseng halvparten så langt som dagens. I tillegg sprer celleterskelen strømmen utover stryket nedstrøms som har viktige oppholds- og gyteplasser, så både lav celleterskel og fjerning av terskelen kan være gode løsninger. For terskel 23 vil terskelfjerning være en god løsning både med tanke på dybde i elvestrekningen og estetisk, og derfor er det lite aktuelt å bygge om terskelen. Fjerning av terskel 22 viser at den er viktig for å skape dype områder i elvestrekningen. En terskel med redusert høyde vil derfor være den beste løsningen med tanke på de økologiske forholdene, og da er både lav celleterskel og lav trinnterskel aktuelle.

The water flow is often reduced a lot in regulated rivers, which causes the river to be small compared to its original size. To remedy this, weirs have been built in many Norwegian rivers. The weirs withhold water and give the impression that the rivers are the same size as it used to be. However, it has become clear that there are disadvantages with weirs, like hindering fish migration and worsened ecological conditions in the river. The goal of this thesis is to modify the weir to improve fish migration or both improve fish migration and reduce the weir-pool. In this thesis a there has been made a 2,8 km long terrain model with four weirs in river Nea. The basis for the terrain model was two Lidar-scans which were supplemented with ADCP-measurements in the deep part of the river. The hydraulic model was calibrated against Lidar-point on the water surface and an orthophoto for 2 m3/s water flow. Based on alternative weir configurations described in Tiltakshåndboka for bedre fysisk vannmiljø, Vassdragshåndboka, and other sources, four different alternative weir adjustments have been made for three of the weirs. The first is to remove the weir. The next is two cell weirs with different heights, the same as the existing weir and half their height. The last version is a series of small weir steps with a deeper part in the middle who collects the water at small water flows. The changes have been made with the software ArcMap and HEC-RAS. All the versions were simulated in HEC-RAS for the minimum water flow 2 m3/s and water flows 10 and 100 m3/s. The results after weir removal for the minimum water flow shows that the water-covered area is reduced to 73 % upstream weir 24, 69 % upstream weir 23, and 56 % upstream weir 22. The high cell weirs had a water-covered area about the same as the existing weir, while the step weirs caused 90 % and the low cell weir 70 %. When the water-covered area was reduced, the water depth was also reduced while the velocities increased. Both the step weir and the cell weir improve fish migration since they create a continuous water surface with about 25 cm depth. After removal of weir 24 will there still be some deep areas the fish can reside in. However, the width of the river is reduced to half in part of the river reach. The low cell weir makes deep areas in the weir-pool and the weir-pool is half as long as for the existing weir. In addition, the cell weir scatters the water flow river rapids downstream with important residence and spawning area, so both the low cell weir and weir removal is good solutions. Removal of weir 23 is a good solution considering both depth in the river reach and aesthetically, so the alternative weir solutions are not relevant. Removal of weir 22 shows that it is important to create deep areas upstream. Thus, a weir with reduces height is the best solution with regards to the ecological conditions, and then both the low cell weir and a lowered step weir are possible options.