Miljølaster og erosjonsskader på fyllingsdammer i Norge

Abstract

Målet for denne oppgaven er å få mer kunnskap om miljølaster på norske fyllingsdammer og hvorvidt slike laster påvirker drift av dammene, for eksempel ved rehabiliteringstiltak, og/eller damsikkerheten, samt om våre dimensjoneringskrav er tilstrekkelige for å bevare sikkerheten til damkonstruksjonen. Denne oppgaven er delt i tre deler, en teoretisk del med informasjon fra norsk og utenlandsk faglitteratur, en del der bølgeskader på fyllingsdammer er forsøkt kartlagt, og en del med beregninger ved ulike metoder på enkelte av dammene fra kartleggingen.

Den første delen beskriver bruddmekanismene til en dam som går i brudd som en konsekvens av bølgeskader, ulike utformingskrav og formler som brukes i norske retningslinjer i dag, samt ulike metoder for risikoanalyse som blir brukt for å vurdere sikkerheten på dammer. Det er også gjennomgått tre andre metoder for strøkberegning, og påfølgende bølgeberegning. Metodene beskrevet er Saville (1962)/SMB (1976) metoden som norske retningslinjer bruker en modifisert versjon av i dag, metoder som blir brukt i Storbritannia, og en metode som ble brukt i Norge i gamle retningslinjer.

Den andre delen består av en kartlegging av bølgeskader på norske fyllingsdammer. Det er samlet informasjon fra gamle rapporter fra Sintef, NVE, Statkraft, samt et spørreskjema som ble sendt ut til enkelte VTAer i januar 2020. Det er forsøkt å kartlegge hvilke bølgeskader som er observert, karakteristikkene til dammene, og under hvilke vindforhold skadene oppsto.

Den tredje delen inneholder beregninger av signifikant bølgehøyde, dimensjonerende vindstyrke, bølgeoppskylling og minimum steinstørrelse for enkelte av dammene beskrevet i kartleggingsdelen. Det er deretter sammenlignet ulike beregnede verdier for vindstyrke og observert vindstyrke, samt beregnet minimum steinstørrelse med verdier fra de ulike metodene og faktiske steinstørrelser fra dammene på tiden da skadene oppsto.

Kartleggingen av dammer viste at det ikke er gode nok beskrivelser eller informasjon om hvilke bølgeskader som er oppstått i Norge. Det var kun en av dammene som hadde informasjon om vindforhold da skadene oppsto, og det er ikke oppgitt hvordan denne informasjonen ble innhentet. Utformingskravene som blir brukt i norske retningslinjer i dag er ikke endret til å passe norske forhold og det finnes ikke nok informasjon om faktiske forhold til å bestemme hvilke metoder som passer best for bruk i Norge.

De ulike metodene gir ulike resultater og det er derfor viktig å samle nok informasjon slik at dimensjonering og utforming av oppstrøms skråningsvern kan være basert på krav med mindre usikkerhet.

The aim of this assignment is to gain more knowledge about environmental loads on Norwegian embarkment dams and whether such loads affect the operation of the dams, for example through rehabilitation measures, and / or dam safety, and whether the sizing requirements are sufficient to maintain the safety of the dam construction. This thesis is divided into three parts, a section with background information from Norwegian and international literature, a section where wave damage on embarkment dams is attempted to be mapped, and a section with calculations by various methods on some of the dams from the survey.

The first part describes the fracture mechanisms of a dam that breaks as a consequence of wave damage, various design requirements and formulas used in Norwegian guidelines today, as well as background on risk analysis used to assess the safety of dams. Three other methods for calculating coats and subsequent wave calculations have also been studied. The methods described are the Saville (1962) / SMB (1976) method in which Norwegian guidelines use a modified version of today, methods used in the United Kingdom, and a method used in Norway in old guidelines.

The second part consists of a survey of wave damage on Norwegian embarkment dams. Information has been gathered from old reports from Sintef, NVE, Statkraft, as well as a questionnaire that was sent out to some VTAs (dam owner’s individual responsible for dam safety) in January 2020. An attempt has been made to map what type of wave damage has been observed, the characteristics of the dams and under which wind conditions the damage occurred.

The third section contains calculations of significant wave height, dimensioning wind strength, wave run-up and minimum rock size for some of the dams described in the survey section. Various calculated values for wind and observed winds were then compared, as well as calculated minimum rock size with values from the different methods and actual rock sizes from the dams at the time the damage occurred.

The mapping of dams showed that there are not good enough descriptions or information about the wave damage that has occurred in Norway. Only one of the dams had information on wind conditions when the damage occurred, and it is not stated how this information was obtained. The design requirements that are used in Norwegian guidelines today have not been adapted to Norwegian conditions and there is not enough information on actual conditions to determine which methods are best suited to use in Norway.

The different methods give different results and it is therefore important to gather enough information so that the sizing and design of the slope protection is based on requirements with less uncertainty.