Bibek Neupane og Krishna Panthi i vannkrafttunnelen hos Sira-Kvina Kraftverk. 

I Norge har vi over 5000 km med vannkrafttunneler som begynner å dra på årene, uten at vi egentlig vet noe særlig om hvor lenge de kan stå. En viktig karakter hos de fleste vannkrafttunnelene i Norge er at de er uforede; det vil si at vannet er i direkte kontakt med berget rundt. Siden det er direkte kontakt, vil det trykket som vannet presser mot tunnelveggen påvirke selve bergmassen.  

Vanntrykket i tunnelen som presser mot tunnelveggen vil føre vann inn i sprekker og videre inn i porer i berget. Når trykket øker eller faller i tunnelen, vil poretrykket med en liten forsinkelse øke eller falle inne i berget også. Så lenge vanntrykket i tunnelen er større enn poretrykket i berget er systemet stabilt, men hvis poretrykket i berget blir høyere enn i tunnelen er det fare for at biter av bergmassene blir presset ut i tunnelen.  

Figur over vannets bevegelse i berget ved påført trykk i tunnelen.

Nye produksjonsregimer kommer med utfordringer 

Med tradisjonell kraftverksdrift har det vært relativt lite ras i tunnelene, da vannkraftverkene i mer eller mindre grad alltid har blitt hold gående med små endringer i trykk. Etter dereguleringen av kraftmarkedet på 1990-tallet er tunnelene i større grad utsatt for stress gjennom hyppige og kortvarige start/stopp-prosesser, som følger av at produksjonen nå styres av markedspriser som endrer seg raskt. 

Vannet i tunnelen kan plutselig bli stoppet av eller sluppet løs. Dette fører til forskjeller i trykket mellom vannet i tunnelen og bergveggen. Det kan føre til problemer både på kort og lang sikt (utmatting). I verste fall kan deler av tunnelen kollapse. 

Endring i kjøremønster kan forlenge tunnelens levetid 

Gjennom sitt arbeid har Bibek Neupane funnet ut at det med små endringer i hvor raskt man stenger av og øker vannføringen ved en start/stop prosess kan tidsrommet minimeres hvor poretrykket i berget overgår vanntrykket i tunnelen, såkalte «Hydraulic impacts».  

Varigheten av påkjenningen avhenger av hvor raskt prosessen gjennomføres, og jo saktere man stenger av vannet i tunnelen desto tregere bygges trykket opp, og tidsforsinkelsen mellom trykktoppen i tunnelen og i berget vil være kortere. 

Ved å benytte seg av raske start/stopp-prosesser, slik det ofte gjøres i dag, kan den hydrauliske påkjenningen på bergmassen øke med opptil 10 ganger i forhold til med en halvering av nedstengningsperioden. Med å øke denne nedstengningsperioden, vil ‘slitasjen’ av berget rundt tunnelen bremses ned, og dermed minskes sjansen for ras. 

Figuren viser forholdet mellom hvordan vanntrykket i tunnelen (blå strek) og poretrykket ulike steder i berget (rød, lilla og grønn strek) øker med ulike hastigheter når vannføringen i en krafttunnel stenges av. De områdene hvor poretrykket overgår vanntrykket i tunnelen (gule områder) er tidsrom med hydraulisk påkjenning = perioder med økt spenning og fare for ras i tunnelen.