Flomløp

Fritt overløp over Crystal Dam i Colorado

Flomløp bygges for å avlede flomvann slik at det ikke fører til skade for mennesker, miljø eller eiendom. I Norge kreves det etter Damsikkerhetsforskriften at alle dammer av klasse 1 eller høyere er utstyrt med flomløp som kan avlede dimensjonerende flom ved dimensjonerende flomvannstand. Med flomløp menes hele vannveien fra magasinet til elveleiet nedstrøms dammen. Retningslinjer for flomløp (NVE 2005) deler opp flomløpet i følgende deler; innløp, overløp, avløp og utløp.

Utforming

Innløp

Vannveien mellom stillestående vann i magasinet og overløpet er definert som innløpet. Her kan det forekomme falltap pga. grunne partier, skeivstrømning, kanaler og konstruksjonsdeler som forstyrrer strømmen. Falltap beregnes etter anerkjente formler for frispeilstrømning, eller ved modellforsøk.

Overløp

Overløpet er kontrollseksjonen i flomløpet, og kan deles inn i to typer; faste overløp og manøvrerbare løp.

Faste overløp

Et fast overløp kan bestå av hele eller deler av dammen, eller være en separat konstruksjon. Overløp utformes fortrinnsvis eller standard overløpsprofil, som beskrevet i retningslinjer for flomløp. Kapasiteten til overløpet kan beregnes etter overløpsformelen

Q = CLH 3/2

der:

Q = Total kapasitet (m³/s)
C = Overløpskoeffisient (m^1⁄2/s)
L = Effektiv lengde av overløpet (m)
H = Dimensjonerende overløpshøyde (m)

Manøvrerbare løp

Manøvrerbare løp består av enten overløps- eller underløpsluker. For å få godkjent bruk av luker til flomavledning, krever Damsikkerhetsforskriften at sikkerheten skal være tilfredsstilt selv med funksjonssvikt på et visst antall av lukene. I Norge er det derfor mindre vanlig å bruke luker til flomavledning sammenlignet med andre deler av verden.

Avløp

Avløpet kan være integrert i dammen eller en separat konstruksjon. Avløpet kan være åpent eller lukket. Dersom vannveien går gjennom et lukket avløp, i form av en sjakt eller tunnel, er det krav om frispeilstrømning gjennom øverste del av systemet for dimensjonerende flom. Ved PMF er rørstrømning tillatt, forutsatt at overløpet fortsatt er bestemmende for kapasiteten. Dette kravet bygger på at frie overløp har en mye større sikkerhet enn lukkede systemer, i og med at kapasiteten til frie overløp er Q=f(H^3/2). Ved rørstrømning er kapasitet Q=f(H^1/2), og ved en gitt økning i vannføring vil man derfor få en mye større vannstandstigning i magasinet.

Utløp

Utløpet er den del av flomløpet hvor vannet ledes tilbake til vassdraget nedstrøms dammen. Flomvann som ledes fra magasinnivået til undervannsnivået nedstrøms dammen medfører at store energimengder omsettes. Omsetting av energien må foregå i kontrollerte former der hvor det kan oppstå erosjonsskader eller andre skader.

Utløp direkte i elva

Skader i utløpet er vanligvis ikke noe stort problem i Norge da grunnen nedstrøms overløpet stort sett består av bergarter med god kvalitet og styrke. Utløpet kan da gå rett i elva.

Bearbeidet utløp (energidreper)

Ved svak, oppsprukket bergart eller løsmasser, og ved store fallhøyder må spesielle løsninger tas i bruk for omdanning av energien. Aktuelle løsninger kan være støpt styrtgulv nedstrøms dammen, fri overløpsstråle delt opp i flere trinn, skihopp, energidreperbasseng og kombinasjoner av ovennevnte.

Typer flomløp

I tillegg til den vanlige overløpsterskelen og flomløp med luker finnes en rekke andre typer flomløp.

Labyrintoverløp

Et labyrintoverløp er et fast, fritt overløp som pga. sin brukne overløpsakse gir en lengre overløpslengde og dermed større kapasitet i forhold til tilgjengelig totalbredde enn et tradisjonelt rett overløp. Kapasiteten kan normal øke 2-5 ganger i forhold til et rett overløp. Kapasitetsøkningen er imidlertid størst ved lave vannføringer. Hvis vannføringen blir så stor at labyrintsløyfene lukkes vil kapasiteten være dårligere enn en tilsvarende rett overløpsterskel. Labyrintoverløp med kun én sløyfe kalles andenebb.

Sidekanal

Flomløp med sidekanal, ofte omtalt som badekar, kan bygges når det ikke er plass til en rett overløpsterskel. I denne typen flomløp går overløpsterskelen innover i magasinet. Vannet samles opp i en kanal nedstrøms terskelen og transporteres videre til avløpet. Dette kan bestå av en kanal eller sjakt/tunnel, hvor sistnevnte er mest vanlig i Norge. Sidekanaler er hydraulisk ineffektive, da all vannets energi fra vannspeilet i magasinet og ned til vannoverflata i kanalen går tapt. Lukket flomløp med sidekanal er allikevel en populær løsning for norske fyllingsdammer.

Morning Glory

Et flomløp av typen «morning glory» plasseres inne i selve magasinet og består av en sirkulær traktformet overløpsterskel etterfulgt av en (vertikal) sjakt og tunnel. Vannet strømmer inn i flomløpet fra alle kanter. Ved lave vannføringer er det frispeilstrømning i øvre del av systemet, mens systemet vil være lukket ved høye vannføringer. Denne typen flomløp er lite brukt i Norge.

Hevertoverløp

Ved lave vannføringer vil hevertoverløpet fungere som en vanlig overløpsterskel, men så snart systemet lukker seg vil heverteffekten tre i kraft. Flomløpet utnytter da hele høyden fra vannstanden i magasinet og ned til undervannet, i motsetning til et fritt overløp som kun utnytter høyden fra magasinvannstanden og ned til overløpsterskelen. Flomløpet har derfor en meget stor kapasitet for middels store vannføringer.

Kilder

Novak, P., Moffat, A.I.B, Nalluri, C. og Narayanan, R. (2007). Hydraulic Structures. E & FN Spon, New York (4. utg.)
NVE (2005). Retningslinjer for flomløp