Dammsäkerhet, flödeskommitténs riktlinjer, RIDAS HUVA Kurs i vattenkrafthydrologi Stockholm, 7 dec 2010 Claes-Olof Brandesten, Dammsäkerhet & anläggningsteknik 1 Presentation Title Author 2010.08.23 Disposition 1. Dammsäkerhet och RIDAS Riktlinjer för dammsäkerhet 2. Dammar och dammbrott 3. Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar 4. Projekt för ökad dammsäkerhet - RIDAS-åtgärder, exempel - Flödes-åtgärder, exempel - Andra åtgärder, exempel 1
Lagstiftning avseende dammsäkerhet Det finns ingen särskild dammsäkerhetslagstiftning i Sverige (det finns sådan i andra länder). Dammsäkerheten styrs av generella regler i MB och LSO och därtill kopplade förordningar. Miljöbalken - dokumenterad egenkontroll - strikt ansvar Lag om skydd mot olyckor - hålla beredskap - hindra / begränsa skador För. om skydd mot olyckor - analysera risker Svenska Kraftnäts handbok för dammsäkerhet http://www.svk.se/om-oss/var-verksamhet/dammsakerhet/ Förord Inledning Historik 1. Regelsystemet 2. Dammsäkerhet 3. Orientering om olika dammkonstruktioner 4. Myndigheters tillsyn 5. Dammägarens egenkontroll 6. Kraftindustrins dammsäkerhetsarbete 7. Gruvindustrins dammsäkerhetsarbete 8. Samverkan mellan myndigheter och dammägare 9. Beredskap för dammbrott 2
RIDAS 2008 Förord Förändringar jämfört med 2002 Definitioner 1. Bakgrund 2. Grundläggande principer 3. Konsekvensklassificering 4. Organisation, kompetens och skriftliga förebilder 5. Drift & beredskap 6. Tillståndskontroll, felrapportering och underhåll 7. Dammar, system och konstruktion 8. Dammsäkerhetsrevision RIDAS Avsnitt 1.2 Definition dammsäkerhet Med dammsäkerhet avses säkerhet mot uppkomst av okontrollerad utströmning från magasinet (dammbrott) som kan medföra skador. Övervakning, tillståndskontroll & underhåll Tre delar för en god dammsäkerhet Konstruktion och byggande Beredskap & kommunikation 3
RIDAS Avsnitt 1.4 Dammägarens ansvar Den som äger en damm är enligt Miljöbalken skyldig att underhålla denna så att det inte uppkommer skada på allmänna eller enskilda intressen genom ändring i vattenförhållandena. Dammägaren har det yttersta ansvaret för dammsäkerheten. RIDAS Avsnitt 2.1 Kraftindustrins dammsäkerhetspolicy Medlemsföretagens dammsäkerhetsarbete är i första hand inriktat på att så långt möjligt skydda människors liv och hälsa, men beaktar även andra skyddsbehov. Kraven på dammsäkerhet ställs i relation till bedömda konsekvenser i händelse av dammbrott. Med denna inriktning skall: - sannolikheten för dammbrott där människoliv kan vara hotade hållas på en så låg nivå att detta hot såvitt möjligt elimineras - konsekvenserna i händelse av dammbrott genom god planering såvitt möjligt reduceras - dammsäkerheten hållas på god internationell nivå Dammsäkerhetsarbetet bedrivs på ett kvalitetssäkrat sätt och skall kännetecknas av fortlöpande förbättringar. 4
RIDAS Avsnitt 2.2 Konsekvensstyrning Dammsäkerhetsarbetet skall bedrivas konsekvensstyrt vilket innebär att alla dammar måste klassificeras med avseende på konsekvenserna i händelse av dammbrott. Därvid skall sannolikheten för förlust av människoliv eller allvarlig personskada samt för skador på sociala, miljömässiga och ekonomiska värden som kan uppkomma vid ett dammbrott ligga till grund för klassificeringen. RIDAS Avsnitt 2.3 Säkerhetsanalys Upplägget i dessa riktlinjer baseras på ett system- och funktionstänkande där varje systems, delsystems och komponents betydelse ur dammsäkerhetssynpunkt analyseras och värderas i syfte att ge ett samlat grepp om anläggningens säkerhet. 5
RIDAS Avsnitt 2.4 Kvalitetssäkring av arbetet 2.4.1 Dokumentation 2.4.2 Fastlagt dokumenterat arbetssätt 2.4.3 Fastlagda kompetenskrav 2.4.4 Systematisk erfarenhetsåterföring 2.4.5 Fortlöpande dammsäkerhetsförbättringar 2.4.6 Fristående granskning RIDAS Avsnitt 3. Konsekvensklassificering 3.1 Dammsäkerhetsarbetet bedrivs konsekvensstyrt. Dammar ska därför klassificeras utifrån de konsekvenser som kan bli följden av ett dammbrott. 3.3 Fyra konsekvensklasser; 1A, 1B, 2 och 3. Konsekvenser av dammbrott utvärderas vad gäller sannolikheten för - förlust av människoliv eller allvarlig personskada - sociala, miljömässiga, och ekonomiska värden Konsekvensklass Konsekvenser 1A Hög sannolikhet för många liv. Mycket allvarliga 1B Icke försumbar risk för människoliv. Allvarliga 2 Beaktansvärda men ej människoliv 3 Försumbara 6
RIDAS Avsnitt 4. Organisation, kompetens och skriftliga förebilder 4.1 Ägaren av en dammanläggning skall tillse att dammsäkerhetsarbetet organiseras på ett ändamålsenligt sätt och att alla verksamma i dammsäkerhetsorganisationen har erforderlig kompetens samt skriftliga förebilder för sitt arbete. 4.2 Organisation och ansvarsfördelning med avseende på dammsäkerheten skall vara fastlagd och dokumenterad. 4.3 Manual för Drift, Tillståndskontroll och Underhåll (DTU-manual) För varje anläggning skall det finnas en särskild manual med alla nödvändiga skriftliga förebilder i form av dokumentation, rutiner och tillvägagångssätt för dammägarens drift, tillståndskontroll och kontinuerliga underhåll. RIDAS Avsnitt 5. Drift och beredskap 5.1 Med drift avses planering, övervakning och hantering av en vattenkraftanläggning. Ordet drift inriktar sig således, vad dammen beträffar, på operativa verksamheter samt personella insatser för övervakning av dammens status och manövrering av dess rörliga delar, t.ex. luckor. Den ordinarie organisationen svarar i normala driftsituationer för dammens säkra drift. För att tillgodose behovet av förstärkning av organisationen vid onormala driftsituationer och vid fara för dammbrott skall planeringsåtgärder vara vidtagna som leder till personella och materiella resurser i beredskap. 5.2 Normal drift Skärpt drift (vid höga flöden etc.) Störd drift (vid kritiska situatuoner 5.3 Dammägaren skall ha god beredskap för att kunna hantera situationer som kan * leda till dammbrott eller på annat sätt okontrollerad utströmning med risk för allvarliga skador på människor, miljö och värdefull egendom samt i händelse av dammbrott minimera konsekvenserna därav. Regler och rutiner för arbetsgång och åtgärder i sådana situationer skall finnas fastlagda och dokumenterade i en beredskapsplan. 7
RIDAS Avsnitt 6. Tillståndskontroll, felrapportering & underhåll 6.1 Underhållsskyldighet 6.2 Dammägarnas tillståndskontroll Driftmässig tillsyn rondning - fortlöpande upptäcka förändringar Dammätning - fortlöpande förändringar / varning / långsiktigt Inspektion - 6 / 6 / 12 mån värdera förändringar / verifiera säkerheten Besiktning - 3 / 3 / 6 år samlad sakkunnig värdering Fördjupad Dammsäk Utvärd. - 15 / 24 / 30 år heltäckande, fastställa dammsäkerhetsstatus 6.3 Felrapportering i Kraftindustrins gemensamma system RIDAS Avsnitt 7. Dammar, system och konstruktion Allmänt En damm består normalt av flera delar som funktionsmässigt bildar ett system. Funktionen i detta system är beroende av dammdelarnas funktion. Vid analys av en damms säkerhet skall den därför betraktas som en sammansatt systemfunktion vars säkerhet är beroende av säkerheten i delsystemens funktion. Dammar dimensioneras så att de utan skador, som kan sätta säkerheten i fråga, kan motstå alla tänkbara belastningar de normalt kan förväntas utsättas för under sin livslängd. Dammar tillhörande konsekvensklasserna 1A och 1B skall därtill ha förmåga att, utan att gå till brott, uthärda mycket osannolika men möjliga omständigheter som kan uppstå. Skador kan dock accepteras. Sammanfattning Dammar skall konstrueras och byggas på ett säkert sätt. 8
RIDAS Avsnitt 8. Dammsäkerhetsrevision Att dammsäkerhetsarbetet bedrivs i enlighet med dessa riktlinjer bekräftas vid revisioner av företag som äger eller förvaltar dammar i konsekvensklass 1A, 1B och 2. Vattenfalls riskhanteringsprocess och dammsäkerhet Övervakning, tillståndskontroll & underhåll Tre delar för en god dammsäkerhet Konstruktion och byggande NORMAL DRIFT OCH UNDERHÅLL 3 FDU genomförs vart 15-30 år 2 Genomför rutinmässig övervakning och tillståndskontroll Uppfyller dammen Nej eller osäkert säkerhets -kraven 7 Kan dammen enkelt åtgärdas för att uppfylla kraven? 8 5 Ja Ja Initiera beredskap vid behov Genomför underhållsprojekt så att kraven uppfylls ÖVERGRIPANDE RISKHANTERING Rapportering, Uppföljning och information erfarenhetsåterföring & styrning 18 19 6 Planer för FDUer Underlag för prioritering av utredningar, förstudier, Rapportering från dammsäkerhetsåtgärder & investeringar tillståndskontroll & 16 17 underhållsåtgärder Kunskapsdatabas Felrapportering dammar 15 Konsekvensklassificering 14 4 Rapportering från 20 projekt & riskanalyser FÖRDJUPAD RISKHANTERING Nej eller osäkert Är dammen FÖR ENSKILD DAMM tillräckligt säker? Nej eller osäkert 9 Ta fram åtgärdsförslag för att hantera risken Vilka åtgärder 10 föredras? Ja Beredskap & kommunikation 1 Driv och underhåll dammen mot produktionsmål och säkerhetskrav, håll nödlägesberedskap Uppdatera dokumentation & DTU-manual 11 12 13 Förstärk Reducera/mildra Acceptera risken dammen till en oacceptabla ta fram plan för acceptabel nivå konsekvenser riskhantering Dammen är tillräckligt säker" 9
Disposition 1. Dammsäkerhet och RIDAS Riktlinjer för dammsäkerhet 2. Dammar och dammbrott 3. Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar 4. Projekt för ökad dammsäkerhet - RIDAS-åtgärder, exempel - Flödes-åtgärder, exempel - Andra åtgärder, exempel Dammar i Sverige 10 000 - totala antalet dammar 1 500 - antalet vattenkraftanläggningar 93 jordfyllningsdammar 60 betong 34 klump 23 lamell 3 valv 37 stenfyllningsdammar 190 - antal dammar högre än 15 m (ICOLD large dams) 213 - konsekvensklass 1A eller 1B (enligt SVK sammanställning) Fler än 300 konsekvensklass 2 (269 enligt SVK sammanställning) 10
Noppiskoski dammbrott 1985 Noppikoski Oreälven i Dalälven Avr omr 520 km 2 byggår 1967 18 m hög fyllningsdamm dammbrott sep 1985 upprepade regn med hög tillrinning Lucka fungerade ej Överströmning 1Mm 3 frisläpptes Hansjö krv skadades i övrigt vägar, broar och skog 20 km ned Sysslebäck dammbrott juli 1973 Sysslebäck Näckåns krv Avr omr 12 km 2 Näckån i Klarälven Byggår 1953 Dammbrott 1973 80 mm på 1 dygn 183 mm på 13 dygn Överströmning <0,1Mm 3 frisläpptes 1 kvinna omkom 1,5 MSEK hus / vägar Aftonbladet Söndagen 22 juli 1973 11
Högsjö fiskodlingsdamm dammbrott 2001 Selångersån 3,2 m hög fyllningsdamm kraftiga höstregn + otillräcklig avbördningskap. 0,13 Mm3 frisläpptes max utflöde ca 50 m3/s process om ansvar avslutades 2009 Näs i Dalälven brott i fångdamm 1977 10-15 m hög fyllningsdamm höga vårflöden ledde till behov att höja dammen instabil grundläggning med glidning i lerlager under dammen marginella konsekvenser 12
Satisjaure i Luleälven brott i fångdamm 1964 8 m hög fyllningsdamm regn + snösmältning sen höst 150 Mm 3 frisläpptes max utflöde 1500 m 3 /s lokala konsekvenser på vägar och miljö Porjusmagasinet nedströms avsänktes inga ytterligare konsekvenser Fyllningsdammars brottorsaker Enligt internationell statistik över 180 brott - ICOLD Bulletin 99 26% 19% Grundläggning / byggmetod Inre erosion 10% 30% 15% Överströmning Andra extrema händelser Andra strukturella svagheter 13
Disposition 1. Dammsäkerhet och RIDAS Riktlinjer för dammsäkerhet 2. Dammar och dammbrott 3. Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar 4. Projekt för ökad dammsäkerhet - RIDAS-åtgärder, exempel - Flödes-åtgärder, exempel - Andra åtgärder, exempel Flödeskommitténs riktlinjer 2007-års nyutgåva Svenska Kraftnät Svensk Energi SveMin 1990-års riktlinjer Statens Vattenfallsverk Svenska Kraftverksföreningen SMHI 14
Bakgrund till flödeskommitténs riktlinjer och nyutgåvan 1983 observerades mycket höga tillrinningar i mellersta Norrland. Risk för underdimensionering av utskov och dammar konstaterades 1985 tillsattes Flödeskommittén med representanter från SMIH och vattenkraftindustrin 1990 utgavs Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar 1993-95 3 tillägg till riktlinjerna togs fram av Flödeskonferensen 2000-talets inledning - gruvindustrin kommer in i bilden - mycket höga vattenstånd i Vänern - klimatfrågan ordentligt på agendan 2002 KFR bildas Kommittén för komplettering av Flödeskommitténs riktlinjer 2007 Nyutgåvan utgavs 2008 - Klimatgruppen hur hantera klimatförändringarna? Nyutgåvans disposition Disposition Summary Sammanfattning 1. Bakgrund 2. Förändringar mot 1990 3. Tillämpning 4. Indelning i flödesdimensioneringsklasser 5. Dimensionering... klass I 6. Dimensionering... klass II 7. Utförande 8. Beräkningsexempel Referenser 15
Syfte och tillämpning (avsnitt 1 och 3) Syftet med nyutgåvan är att ge riktlinjerna en ny utformning som är enklare att följa och inkludera tillägg och ändringar som tillkommit sedan 1990. Nyutgåvan ersätter 1990 års riktlinjer och senare tillägg. Riktlinjerna är avsedda för bestämning av dimensionerande flöden för vattenkraft- och gruvindustrins dammanläggningar. Riktlinjerna tillämpas för både planerade och befintliga anläggningar. Riktlinjerna vänder sig i första hand till dammägare och till konsulter som utför dimensioneringsberäkningar. De viktigare ändringarna omfattar (avsnitt 2) Metoderna i riktlinjerna har inte reviderats och innebörden av de ursprungliga riktlinjerna är i huvudsak oförändrad med följande undantag. 2007 flödesdimensioneringsklass 1 km 2 och större områden representativa klimatdata de geografiska regionerna omfattar även Norge/Finland ingen skillnad mellan befintliga och planerade klass II anläggningar anvisningar om tillfälliga dammar / fångdammar har tagits bort reservation för tillämpbarhet för Vänern och ev liknande klimatfrågans tillämpning behandlas 1990 riskklass 10 km 2 och större områden senaste årens klimatdata de geografiska regionerna omfattade Sveriges landyta lägre krav på befintliga klass II anläggningar anvisningar om tillfälliga dammar / fångdammar fanns med (riktlinjerna bör revideras när nu meteorologisk och hydrologisk kunskap finns. I övrigt inga reservationer, ) 16
Tillämpning med hänsyn till klimatfrågan (avsnitt 3) Mot bakgrund av bland annat de osäkerheter som ett förändrat klimat tillför, bör beräkningsförutsättningarna ses över regelbundet. Jämförelser mellan inträffade flödessituationer och beräknade dimensionerande flöden bör utföras fortlöpande. Systemets känslighet för klimatförändringar bör analyseras genom utnyttjande av klimatscenarier. Nya förutsättningar kan leda till att dimensioneringsberäkningarna behöver revideras. Osäkerheter kring det framtida klimatet får dock inte hindra att nödvändiga dammsäkerhetshöjande åtgärder vidtas. På grund av dessa osäkerheter bör dessutom flexibilitet och marginaler skapas där så är lämpligt. Indelning i flödesdimensioneringsklasser (avsnitt 4) Flödesdimensioneringsklass Konsekvens vid dammbrott (utöver de konsekvenser som följer av flödet i sig om dammen inte rasat) Avbördningskrav I Icke försumbar sannolikhet för förlust av människoliv ellar annan personskada eller Beaktansvärd sannolikhet för allvarlig skada på viktig trafikled, dammanläggning eller därmed jämförlig anläggning eller på betydande miljövärde eller Hög sannolikhet för stor ekonomisk skadegörelse Dammanläggningen ska, utan allvarlig skada på dammanläggningen, kunna motstå och framsläppa ett dimensionerande flöde som beräknas enligt anvisningarna i avsnitt 5* Dammanläggningen ska vid dämningsgränsen även kunna framsläppa ett tillrinnande flöde med en återkomsttid av minst 100 år 17
Indelning i flödesdimensioneringsklasser (avsnitt 4) Flödesdimensioneringsklass Konsekvens vid dammbrott (utöver de konsekvenser som följer av flödet i sig om dammen inte rasat) Avbördningskrav II Icke försumbar sannolikhet för skada på trafikled, dammanläggning eller därmed jämförlig anläggning, miljövärde eller annan än dammägaren tillhörig egendom i andra fall än som angetts vid flödesdimensioneringsklass I Dammanläggningen ska vid dämningsgränsen kunna framsläppa ett tillrinnande flöde med en återkomsttid av minst 100 år Dammanläggningen ska dessutom anpassas till ett flöde som bestäms genom kostnads-/nyttoanalys Sannolikhetsbegrepp och resonemang (avsnitt 4) Hög Beaktansvärd Icke försumbar Försumbar Med hög sannolikhet avses att det för en sakkunnig bedömare föreligger en hög grad av sannolikhet att skadan kan inträffa. Exempel: I riskområdet finns hus med åretruntboende Beaktansvärd sannolikhet avses täcka området mellan hög och icke försumbar sannolikhet. Exempel: I riskområdet finns några fritidshus. Med icke försumbar sannolikhet avses att det är långt ifrån säkert att skadan inträffar, men att man inte kan utesluta att så blir fallet... Exempel: I riskområdet finns en allmän campingplats. Med försumbar sannolikhet menas att man inte behöver räkna med att skadan inträffar. Exempel: Riskområdet består endast av skogsmark där normalt ingen vistas. Återkomsttid (år) Sannolikhet under 50 år (%) Sannolikhet under 100 år (%) 100 39 63 1 000 5,0 9,5 10 000 0,5 1,0 18
Dimensionering i flödesdimensioneringsklass I (avsnitt 5) Statistisk analys av data 1881-1988 ledde fram till dimensionerande nederbördssekvenser % 200,0 160,0 120,0 100 80,0 40,0 0,0 1 10 100 1000 10000 100000 km2 Avrinningsområde Höjdkorrektion Referensnivå (ökning per 100 m) (möh) Torneälven t.o.m. 10 % 500 Indalsälven Ljungan och 10 % 600 Ljusnan Dalälven 5 % 600 Region 1 100 Region 1 100 Region 5 Region 5 50 50 Region 2-4 Region 2-4 Klarälven 5 % 700 0 0 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Dimensionering i flödesdimensioneringsklass I (avsnitt 5) Kan beskrivas så här... 19
Dimensionering i flödesdimensioneringsklass I (avsnitt 5)... och så här enligt figur 1 i riktlinjerna. Beräkningsexempel klass I - Håckren (avsnitt 8.2) Pågående byggåtgärder med nytt utskov i Håckren 2006. Foto: Vattenregleringsföretagen 20
Beräkningsexempel klass II - Bålforsen (avsnitt 8.3) Disposition 1. Dammsäkerhet och RIDAS Riktlinjer för dammsäkerhet 2. Dammar och dammbrott 3. Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar 4. Projekt för ökad dammsäkerhet - RIDAS-åtgärder, exempel - Flödes-åtgärder, exempel - Andra åtgärder, exempel 21
Ombyggnad Suorva Suorva västra dammen höjning tätkärna och krön för överdämning och aktiv dämpning. Tåbank mm. Augusti 2005 Ombyggnad Satisjaure Satisjaure nytt erosionsskydd september 2003 22
Dammsäkerhet exempel på byggåtgärd i Satisjaure Sep 2003 Aug 2005 Ombyggnad Messaure Messaure - utökad och trappstegsformad utskovskanal. Provtappning october 2004 23
Ombyggnad Stenkullafors Stenkullafors sänkning utskovströskel 4m och ny lucka. Inledande prov maj 2006. Beredskap och Pilotprojektet i Ljusnan 24