Prófanir iðuþróar við Hvammsvirkjun

Höfundar

Andri Gunnarsson, Sigurður M. Garðarsson, Gunnar G. Tómasson,  Helgi Jóhannesson

Ágrip

Straumfræðileg hönnun yfirfalls og iðuþróar fyrirhugaðrar Hvammsvirkjunar í Neðri Þjórsá er sannreynd og lokahönnuð með prófunum í straumfræðilíkani (e. physical model) í kvarðanum 1:40.
Líkanið er byggt samkvæmt lögmáli Froude, það er með hlutfall tregðuog þyngdaraflskrafta það sama í líkani og frumgerð. Líkanið nær yfir neðsta hluta inntakslóns Hvammsvirkjunar (Hagalón), aðrennslisskurð inntaks og
yfirfalls, yfirfallið sjálft, iðuþró neðan þess og skurð sem flytur vatnið aftur í árfarveg Þjórsár. Neðan við iðuþróna eru jarðfræðiaðstæður nokkuð góðar, það er, gæði klappar eru talin nægileg til að þola vel áraun vatns rétt
neðan við straumstökk (e. hydraulic jump). Vegna þess er áhersla lögð á að rannsaka áhrif þess að stytta iðuþróna til að minnka byggingarkostnað mannvirkisins án þess að auka áhættu í rekstri yfirfallsins.
Alls eru fimm lengdir á iðuþró rannsakaðar fyrir breitt bil rekstarskilyrða til að meta virkni og hegðun kerfisins sem heildar. Niðurstöður gefa til kynna að stutt iðuþró hafi takmarkaða getu til að mynda stöðugt straumstökk,
sem nauðsynlegt er til að eyða nægilegri orku áður en vatnið er sett aftur út í farveg árinnar. Ennfremur aukast þrýsti- og hraðasveiflur við enda stuttrar iðuþróar, sem gefur vísbendingu um að iðuþróin sé of stutt og
straumstökkið nái ekki að haldast innan hennar. Lengri iðuþró myndar hefðbundnara straumstökk og hefur betri tök á að deyfa þrýstisveiflur í þrónni áður en vatnið rennur úr henni. 

Abstract

The scope of the study conducted is to verify and optimize a low inflow Froude number stilling basin at Hvammur Hydro Electric Project, in southern Iceland, in a physical model. The model is built according to
Froude similitude with a scale ratio of 1/40 and represents the approach flow area to the spillway, the spillway, downstream stilling basin and a discharge channel conveying the flow back to the original river channel.
The quality of the rock conditions downstream of the stilling basin is expected to be good and therefore the effect of a shorter and less expensive stilling basin is investigated. In total 4 stilling basin lengths were tested
at various operating discharges to identify aspects of performance for the basin and downstream channel. Also, two layouts with baffles and chute blocks were tested. Results indicate that a short basin has limited capability
to form a hydraulic jump and produce turbulent kinetic energy for energy dissipation. A longer basin forms a more conventional hydraulic jump and is better able to handle the extreme fluctuations of forces before returning the flow back to the riverbed. Furthermore, with decreasing stilling basin length a fluctuating component is measured at the downstream end of the stilling basin indicating sweep out of the hydraulic jump.