NTNU - Energi Norge

energinorge.no

NTNU - Energi Norge

PTK 2013 Gardermoen

3D numersk modellering av

Sedimenter i reservoirer

sedimenter i

vannkraftreservoirer

Nils Reidar B. Olsen

Institutt for vann og miljøteknikk

Norges Teknisk Naturvitenskaplige Universitet

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Problemstilling

• Sedimenter er partikler som blir transportert med elvene

• Deponerer i reservoirene og fyller de opp

• Ca 1 % av verdens vannreservoirer forsvinner årlig pga

sedimentering

PTK 2013 Gardermoen

• Viktig å kunne bestemme sedimenteringen når den økonomiske

verdien av prosjektet skal beregnes

• Fjerning av sedimentene: Mest brukte metode: Frispeilspyling.

Vannstanden trekkes ned, hastigheten øker og sedimentene

eroderer.

• Alternative metoder: Mudring med gravemaskin/sugeslanger etc.

NTNU


PTK 2013 Gardermoen

Oversikt over presentasjonen

Sedimenter i reservoirer

• Bakgrunn

• 3D numerisk modellering

• Hastighetsfelt i reservoirer

• Beregnede sedimentkonsentrasjoner

• Feltmålinger av suspenderte sedimenter

• Reservoirspyling

• Konklusjoner og videre arbeide

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Bakgrunn

PTK 2013 Gardermoen

• 1983: EEU kurs Eksport av Norsk vannkraftteknologi

• Prof. Dagfinn K. Lysne initierer sedimentprosjekter

• Modellere sandfang numerisk

• Senere: generell geometri, naturlige elver, inntak, reservoirer,

deponering, spyling

• 2003-2009: 3 PhD kandidater på numerisk modellering av

sedimenttransport, finansiert av NFR (100 %)

• 2009-2012 PhD student Stefan Haun jobber med numerisk

modellering av sedimenter i vannkraftreservoirer (100 % NFR)

• Testing på reservoirer i Nepal, Østerrike og Costa Rica

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Numerisk modellering

PTK 2013 Gardermoen

• SSIIM programet 1994 - nå

• Navier-Stokes ligninger

• K-epsilon turbulens modell

• Suspenderte sedimenter og bunnlast

• Implisitt fri overflate algoritme med lange tidsskritt

• Adaptivt grid med wetting/drying: nødvendig for å modellere spyling

• Mulig å lage algoritmer for prosesser som ras, bunnformer,

kohesivitet, kompaktering av sedimenter etc.

NTNU


Angostura

reservoiret,

Costa Rica

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Angostura reservoir

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


PTK 2013 Gardermoen

Field visit 1993, Reventazon river

Sedimenter i reservoirer

NTNU


Bunnivå fra

målinger med

ekkolodd

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Grid sett

ovenfra

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Hastighetsfelt med to forskjellige

diskretiseringsskjemaer: 1 + 2 orden

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Beregnede

sediment

konsentrasjoner

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

LISST-SL

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Innsamling av feltdata fra

Angostura reservoiret

Stefan Haun

Lisa Hoven

Sigurd Løvfall

Halvor Kjærås

Laura Lizano

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Vertical

concentration

profiles

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Measured

Computed

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Reservoir spyling

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Spyling,

animasjon,

Angostura

Sedimenter i reservoirer

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Bodendorf reservoir

PTK 2013 Gardermoen

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Konklusjoner

PTK 2013 Gardermoen

• En fungerende og uttestet numerisk modell kunne brukes til å

beregne sedimenteringsmønster og effekt av spyling for forskjellige

kjøremønstre for reservoiret

• Fri overflate spyling: Costa Rica, estimert kostnad ca 1 $/m3.

Mudring ca. 3-5 $/m3

• De numeriske deponeringsberegningene virker rimelig ok

• Spyleberegningene mer problematisk:

• Trange kanaler

• For stor effekt av sekundærstrømninger

• Grid splitting

• Usikre input-data

NTNU


Sedimenter i reservoirer

Videre arbeide

• Forbedring av spylemodell nødvendig

• Antidyner

• Fri overflate

• Geotekniske ras

• Kohesive sedimenter

• Feltmålinger

• Samarbeide med SN Power/Statkraft

PTK 2013 Gardermoen

NTNU

More magazines by this user
Similar magazines