Metode for å beregne levetid for vannkrafttunneler

Enkle endringer i kjøremønsteret av vannkraftverk kan redusere slitasje og minske faren for ras i uforede vannkrafttunneler. En ny metode utviklet i HydroCen kan brukes til å beregne hvordan start/stopp i produksjon påvirker bergmassen. Vannkraftprodusenter kan dermed gjøre tiltak for unngå kollaps og øke levetiden til tunnelen.  

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 og sprekker 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.  

Vanntrykket i tunnelen som presser mot tunnelveggen vil føre vann inn i sprekker og videre inn i porer og sprekker 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. 

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.   


Nyhetsbrev fra HydroCen

Kontakt

Prosjektinfo

Prosjektnavn:
Long-term impact on unlined tunnels of hydropower plants due to frequent start/stop sequences 

Varighet:
2017-2021

Arbeidspakke i HydroCen:
Vannkraftkonstruksjoner

Partnere

Publikasjoner

Håndbøker og verktøy

VIDEO & WEBINAR

I NYHETENE