Upp í vindinn - 01.05.2011, Page 27

Mat á orkutapi eftir aðrennslisgöngum Kárahnjúkavirkjunar
Mynd 1 - A Ijósmyndinni vinscra megin er basalcyfírborð aðrennslisganga Kárahnjúkavikjunar skannað.
A Ijósmynd hægra megin má sjá innra borð pípa sem prófaðar voru í Lagnakerfamiðscöð Islands
Grein þessi er stutt kynning á smáskalatilraunum
þar sem þrýstifall eftir löngum, mishrjúfum
pípum við fullkomið iðustreymi var mælt.
Tilraunirnar voru unnar á Lagnakerfamiðstöð
Islands sumar og haust 2010. Nýsköpunarsjóður
námsmanna styrkti Gísli Stein Pétursson, B.Sc. í
umhverfis- og byggingaverkræði til þess að setja
tilraunirnar upp og hanna þær sumarið 2010.
Haustið 2010 nýttu Anna Kasprzyk og Katarzina
Filipek sér þá vinnu í meistaraverkefni sitt og
keyrðu nokkur tilraunasett í viðbót ásamt þvt'
að vinna úr niðurstöðunum. Þær útskrifuðust af
vatnsaflsbraut RES-skólans á Akureyri í febrúar
2011.
Bakgrunnur verkefnis
I tengslum við hönnun Kárahnjúkavirkjunar
var sett á laggirnar rannsóknarverkefni til
þess að leggja mat á straumfræðilegt hrýfi
aðrennslisganga virkjunarinnar. Göngin eru 40
km löng, boruð að mestu í gegnum basalt en
einnig setberg. Þau eru að stærstum hluta ófóðruð
(77 %). Við hönnun virkjunarinnar var reiknað
með því að um 80 m af 600 m heildarfallhæð
virkjunarinnar töpuðust vegna viðnáms við
gangaveggi, við hönnunarrennslið 144 m3s-l.
Ovissa var áætluð 10 - 15 % af heildarfallhæð.
Orkutapið var reiknað út frá fremur grófu mati
á straumfræðilegu hrýfi gangaveggjanna, þar sem
slík þekking var eltki til staðar í heiminum. Því
þróuðu straumfræðihönnuðir virkjunarinnar
aðferðafræði til þess að meta hrýfið nákvæmar og
þar með orkugetu virkjunarinnar (Kristín Martha
Hákonardóttir o.fl., 2009a). Utreikningunum
var fylgt eftir með beinum mælingum á
falltapi eftir göngunum eftir að virkjunin var
gangsett og frekari rannsóknum á orkutapi eftir
hrjúfum pípum við fullkomið iðustreymi með
smáskalatilraunum á tilraunastofu.
Fræði
Aðferðafræðin sem þróuð var við endurmat
á hrýfi aðrennslisganga Kárahnjúkavirkjunar
tvinnaði saman kerfisbundna, sjónræna
flokkun gangaveggjanna og hárnákvæm-
ar lasermælingar af hluta sjónrænt flokkuðu
svæðanna (nákvæmni mælinga var 0.1 mm, sjá
mynd 1). Um 1 m löngum, laserskönnuðum
sniðum af gangayfirborðum var 1) varpað yfir í
eina kennistærð sem var lýsandi fyrir hrjúfleika
sniðsins og 2) þeirri kennistærð varpað yfir á
sandkornahrýfi Nikuradses (straumfræðilegt
hrýfi). Þar með fékkst endurbætt mat á orkutapi
eftir göngunum og hrýfisstuðlum þeirra. Vinnan
fór fram samhliða borun ganganna og reiknaðist
falltap eftir göngunum um 70 m.
Þessi aðferðafræði byggir að hluta til á vinnu
vísindamanna við háskólann í Natal í Suður
Afríku við að meta straumfræðilegt hrýfi fyrir
sandstein, granít og sprautusteypu í vélborðum
göngum Lesotho virkjunarinnar (G.G.S.
Pegram og M.S. Pennington, 1996). Það mat
hefur nú verið sannreynt út frá mælingum á
raunverulegu orkutapi (falltapi) á sex stöðum
niður eftir göngunum. Sá samanburður hefur
leitt í ljós að orkutap var lítillega ofmetið og
virðist ónákvæmni vera mest eftir hrjúfasta hluta
ganganna (Kristín Martha Hákonardóttir o.fl.,
2009b).
Veikasti hluti þeirrar aðferðafræði sem notuð
www.rennsli.is iwiK$t (20 óx RENNSLh
I pípulagnir • sími 565 8830 ■