2016-04-01

Ökad förståelse om inre erosion hos dammar

FOTO: Lars Magnell

Inre erosion är ett begrepp som omfattar all oönskad materialtransport genom en damm, och som i sin allvarligaste form kan leda till dammbrott. Forskaren Hans Rönnqvist har analyserat den komplexa processen och resultatet visar att det finns flera faktorer bakom inre erosion som tidigare inte uppmärksammats.

Dammar med en tätkärna av morän förefaller känsligare för inre erosion än dammar med tätkärna uppbyggda av tätjordmaterial av annat geologiskt ursprung. Men vad beror detta på och hur kan man få bättre uppsikt och bättre metoder så att problemdammarna kan identifieras? Det är frågeställningar som legat till grund för Hans Rönnqvist forskning.

I sin licentiatavhandling* konstaterar han att en relativt stor andel av svenska fyllningsdammar inte uppfyller de designkriterier som ställs i dag när det gäller dammens filter och dess materialsammansättning. Detta eftersom merparten av dammarna byggdes under en period då andra krav ställdes på filtrens funktion. Därmed skulle man kunna sluta sig till att sådana dammar löper större risk att drabbas av inre erosion, men Hans Rönnqvists pekar i sitt licentiatprojekt på att det finns andra bidragande och starka faktorer utöver filtrets grovhet som spelar in i en damms känslighet att drabbas av inre erosion som kan förklara varför många dammar klarar sig bra trots filter som inte lever upp till dagens standard.

– Baserat på en analys av över 90 befintliga fyllningsdammar med tätkärna av morän, till större delen svenska och skandinaviska dammar, kan jag konstatera att inte enbart filtret behöver undersökas när man analyserar en damms känslighet för erosion. Bidragande faktorer är den inre stabiliteten hos filtret och tätkärnan, samt om filtret kan ha separerat under byggtiden, säger Hans Rönnqvist.  

Med dessa insikter som grund inledde han 2013 sina fortsatta doktorandstudier vid Luleå Tekniska Universitet (LTU) inom ramen för Svenskt Vattenkraftcentrum. Erfarenheten från licentiatprojektet togs till vara i doktorandprojektet**, och laboratorieexperiment utfördes på tätkärnematerial med syfte att förbättra möjligheten att analysera inre erosion. I nära samarbete med Prof. J. Fannin vid University of British Columbia (UBC, Kanada) utvecklades även den analysmetod som togs fram i licentiatprojektet. Hans var samtidigt verksam på deltid som konsult hos WSP med inriktning på dammsäkerhet. Där är han fortfarande kvar, nu på heltid som specialist på fyllningsdammar.

 Forskningsresultat kommer till nytta i hans dagliga arbete som konsult.
– Min anställning hos WSP har möjliggjort att jag parallellt med forskningen kunnat arbeta aktivt med dammsäkerhet. Därmed har jag ställts inför samtida frågeställningar inom området fyllningsdammar, som i sin tur ökat relevansen för den forskning jag bedrivit. För mig professionellt som konsult har det hjälpt mig att utveckla min verktygslåda, och förhoppningen är naturligtvis att min forskning tagit forskningsområdet ytterligare ett steg framåt och även kommer branschen till nytta inom dammsäkerhetsarbetet. Det här tillvägagångssättet att utvärdera befintliga fyllningsdammar har nu också tillämpats i några dammprojekt där frågeställningar kring inre erosion behövt besvaras.

Forskningsresultaten har publicerats i ett flertal tekniska artiklar och i samband med konferenser, som till exempel Grundläggningsdagen 2015 och ICOLD-kongressen 2015. Hans Rönnqvist är också svensk representant i ICOLDs Europaklubb om inre erosion och bidrar där med inlägg. Forskningens resultat beskrivs även i ICOLDs Bulletin 164 om inre erosion, en handbok vars syfte är att öka möjligheten att utvärdera inre erosion från ett praktiskt och ingenjörsmässigt perspektiv.

Hur ser du på nyttan av din doktorandutbildning för egen del?
– Den utgör en central del i min roll som specialist inom fyllningsdammar.

Ladda ner:
*Lic.avhandlingen Predicting surfacing internal erosion in moraine core dams

 **Doktorsavhandlingen On the assessment of internal erosion of dam cores of glacial

Kort om doktorandprojektet:

Inre erosion är ett begrepp som omfattar all oönskad materialtransport genom dammkroppen. Sjunkgropar, sättningar och oväntat läckage är några tecken på att dammen är drabbad. Men då dessa symptom väl blir synliga har erosionen som regel pågått under lång tid. Om den inre erosionen fortgår innebär den en successiv försämring av dammkroppen. I sin allvarligaste form uppstår ett koncentrerat läckage genom eller under dammen. Tiden mellan första observationen av koncentrerat läckage tills dammen havererar kan i värsta fall handla om timmar. Det är därför angeläget att kunna förutsäga hur erosionsprocessen kan se ut för en specifik damm med sina speciella förutsättningar.

Förändringar i vattengenomsläpplighet och i kornfördelning samt tryckfallsvariationer är möjliga symptom på inre erosion. Därtill tyder Hans Rönnqvist laboratorieförsök på att även tätkärnans packningsgrad påverkar känsligheten för inre erosion, men i lägre grad om kornfördelningens inre instabilitet är framträdande.

Målet med Hans Rönnqvists forskning är att på ett praktiskt sätt förmedla vad som kan göra en fyllningsdamm med tätkärna av morän känslig för inre erosion, och tillhandahålla bedömningsgrund för om en specifik damm uppfyller sådana villkor. Statistiskt sett förefaller moränkärnan vara mer benägen att utveckla inre erosion jämfört med dammar med tätkärna av annat geologiskt ursprung. Kopplingen är till stor del mot filtrets grovhet, men bidragande orsaker spelar in, såsom filtrets inre stabilitet, dess benägenhet att separera och moränens erosionsbenägenhet. Hans Rönnqvists forskning ökar förståelsen för hur dessa faktorer samspelar.

Läs doktorsavhandlingen On the assessment of internal erosion of dam cores of glacial

Nyheter