2014-04-23

23 st

15 st

Arbetet startade 2009 avslutades 2012 ELFORSK har varit en av de 23 sponsorerna för projektet Anders Isander: representant för ELFORSK Under arbetets gång har lämnats kommentarer på arbetet och svarat bl.a. på enkäter. Hjälp från dammägare med t.ex. enkätsvar: Jonas Birkedahl, Fortum Gunnar Sjödin, Vattenregleringsföretagen Jan Liif, Statkraft Martin Johansson, Skellefteå Kraft Carl-Oscar Nilsson, E.ON Claes-Olof Brandesten, Vattenfall Anna Engström Meyer, Svenska Kraftnät har bidragit med att strukturera rapporten. Arbetssättet för att upprätta program för tillståndskontroll med fokus på övervakning har särskilt lyfts fram.

Nyckelord bl.a. från Elforsk-rapport 13:60

Vad är Performance Monitoring and Data Management Nyckelord Program för tillståndskontroll Tillståndskontroll Tillståndskontroll är ett samlingsbegrepp för de kontroll-akti-viteter som utförs på en anläggning och insamling/värdering av mät-data. Tre huvuddelar: inspektioner, verifikationskontroll och övervakning Instrumentering Övervakning Mätanordningar som exempelvis mätöverfall, portrycksmätare, temperaturmätare etc. Den automatiska övervak-ningen tillsammans med manuell avläsning och registrering av data har samlingsbegreppet dammätning. Övervakningen inkluderar kvalitetssäkring och analys av mät-data. Ett program för övervakning bör innehålla: Syftet med mätningarna/observationerna, Vilka mätningar/observationer som ska göras och hur ofta de ska göras, Hur instrumentering ska skötas och kalibreras, Hur sammanställning, utvärdering och rapportering ska genomföras, Åtgärdsnivåer och vad som ska göras om nivåerna överskrids.

Dam Safety Performance Monitoring and Data Management..Var är detta i RIDAS? Situationsanalys (Åtgärdsplaner) RIDAS LÄNK

Övervakning av dammsäkerheten och hantering av mätdata Det finns inga enkla regler eller standard för att bestämma lämplig nivå för Övervakning av dammsäkerheten och hantering av mätdata. Rapporten är skriven med målet att visa både behovet av underlag och hur man på bästa sätt Övervakar dammsäkerheten och hanterar mätdata. Risker d.v.s. sannolikhet och konsekvens för ett brott av en viss damm Kända svagheter och farhågor för dammen en damm med grundläggning är ofta komplex Graden av konservatism använd i utformningen av dammen Nuvarande skick hos dammen Riskanalytiskt tänkande

Rapporten beskriver varför är det viktigt med övervakning av dammsäkerheten och hantering av mätdata Beskriver vilka stora risker en damm kan utsätta ägaren för Beskriver fördelar med övervakning Ger exempel på procedurer för att uppskatta risker för ett dammbrott och fördelar med mätningar Beskriver hur sannolikheten för dammbrott kan uppskattas och hur informationen kan användas för att ge övervakningen lämplig nivå.

Upprätta program för övervakning Utveckla och genomför en detaljerad systematisk plan Här visas Dunnicliff s 31 punkter som minskats ner till 10 punkter: 10 steg för att upprätta ett program för övervakning RIDAS: FDU Inspektioner RIDAS: Utvecklad situationsanalys RIDAS: Finns mycket lite

forts Systematiskt tillvägagångssätt för att upprätta mätprogram 4 PROJEKTERA LÄMPLIGT MÄTSYSTEM RIDAS: Finns mycket lite - VÄLJ INSTRUMENT (basinstrumentering, kompletterande - VÄLJ PLATS FÖR INSTRUMENTEN - VÄLJ SYSTEM FÖR ATT SAMLA IN MÄTDATA instrumentering) Företagsinstruktioner? - UPPRÄTTA VARSEL- OCH LARMNIVÅER - UPPRÄTTA TILLVÄGAGÅNGSSÄTT FÖR KONTROLL AV MÄTDATA - LISTA SYFTE/ANLEDNING FÖR VARJE INSTRUMENT - UPPRÄTTA PROJEKTERINGSRAPPORT FÖR INSTRUMENTERINGEN - SKRIV SPECIFIKATIONER FÖR UPPHANDLING OCH INSTALLATION - FÖRBERED BUDGET OCH MOTIVERINGAR FÖR INVESTERINGEN - REVIDERA PROGRAMMET VID BEHOV 5 PLANERA INSTALLATION, KALIBRERING, UNDERHÅLL OCH DATAHANTERING Företagsinstruktioner? 6 INSTALLERA, TESTA OCH TA SYSTEMET I DRIFT 7 KALIBRERA OCH UNDERHÅLL INSTRUMENTEN Företagsinstruktioner? Företagsinstruktioner?

8 SAMLA IN, REDUCERA DATA, UTVÄRDERA Företagsinstruktioner, praxis? 9 TOLKA OCH RAPPORTERA RESULTAT 10 VIDTA ÅTGÄRDER VID BEHOV - OM SÄKERHET UPPSTÅR KAN OMARBETNINGAR VARA NÖDVÄNDIGA - ÄNDRA MÄTFREKVENSEN UPP ELLER NER RIDAS: Inspektioner, FDU Företagsinstruktioner, praxis? Företagsinstruktioner, praxis? - REPARERA, ERSÄTT, LÄGG TILL ELLER TA BORT INSTRUMENT

Förstå hur dammbrott inträffar Dammbrott och orsaker Damm Land Typ Byggnadsår Dammbrott Dödsfall Trolig orsak Situ Gintung Indonesien Fyllningsdamm Taum Sauk Silver Lake USA USA KaLoko USA Fyllningsdamm Fyllningsdamm Fyllningsdamm Titon USA Fyllningsdamm 1933 2009 100+ Överströmning otillräcklig utskovskapacitet 1890 2006 7 1) Överströmning, blockerat utskov, dåligt underhåll 1963 2005 - Överströmning instrumenteringsfel 1945 2003 - Projekteringsfel 1975 1976 11 Inre erosion i tätkärna och undergrund 1) >$100 000 000 (US).delvis beroende på otillräckligt dammsäkerhetsprogram

Ka Loko Dam Byggdes 1890 för att ge vatten till ett sockerbruk 14 m hög, privat ägd Vid senaste inspektionen klassades den ha låg konsekvensklass! I mars 2006 regnade det under en längre period och dammen rasade eftersom utskovet var delvis blockerat Konsekvens: 7 människor dog och skador för mer än >$100 000 000 (US) Ägaren åtalades på sju punkter, men blev senare frikänd. Orsakades av otillräckligt dammsäkerhetsprogram och dåligt underhåll.

Taum Sauk

Taum Sauk Dam Flera faktorer samverkade och om följande punkter hade följts hade dammbrottet aldrig inträffat: 1. Om ett utskov hade byggts 2. Om instrumenteringen hade placerats långt från in- och utloppet 3. Om en stödmur längs krönet inte beslutats bli byggd 4. Om inloppet/utloppet inte hade bildat en virvel, som sänkte vattennivån lokalt 5. Om stödfyllningen inte byggts av opackad sprängsten med stor mängd finmaterial 6. Om PVC-rör inte använts för kablar till mätinstrumenten för nivåmätningen av magasinet 7. Om information inte hade försvunnit inom dammägarens organisation 8. Om nödläget för magasinet inte hade satts alltför högt och olika system för mätningen inte installerats i serie 9. Om ägare hade haft ett genomtänkt och tillämpat program för damm-säkerheten.

National Performance of Dams (NPDP) 77 000 dammar, 92% Fyllningsdammar, 3% betongdammar, 5% annan typ NPDP slutade med statistiken 2007...övergått till statistik för olika stater

Dammbrott - antal 91 dammbrott under en 8-årsperiod Genomsnittlig årlig antal 1,5 * 10-4

Dammbrott orsak (initierande)

Dammbrott vid olika tidsskeden Byggnadstiden, första dämning, drifttiden Analys av mer än 1100 dammbrott och incidenter (ICOLD) Byggnadstiden och inom 5 år därefter inträffade 1/3 av händelserna Inom 10 år efter färdigställande hade 50% av händelserna inträffat Antal dammbrott har konstaterats öka då dammarnas ålder är mer än 50 á 60 år (men inte så plötsligt som figuren visar..)

Tänkbara konsekvenser vid dammbrott Dödsfall Skador på hem, industrier, infrastruktur etc. Skador på miljön Hot för andra dammar som ligger nedströms Förlust av magasinerat vatten och produktionsförluster Förlust av ekonomisk vinning Förlust av kapitalinvestering av för dammägaren Risk för juridiska anklagelser Skada på renommé för ägare, projektör, och övervakande myndighet etc.

Infogad ruta i rapporten Risk för dammägare En damm utsätter dess ägare för en ansenlig risk. Ett effektivt program för övervakning av dammsäkerheten och hantering av mätdata kan hjälpa till att minska och att hantera dessa risker.

Tabell 2-3 Åtgärdsnivåer i tillståndskontrollen Tillstånd Beskrivning Åtgärd NORMAL TILLSTÅND SOM FÖRVÄNTAT Normalnivå GRÖN Observationer och mätningar indikerar förväntade och acceptabla värden Fortsätt tillsyn, mätningar och underhållsprogram VARSELNIVÅ TILLSTÅND SOM AVVIKER FRÅN FÖRVÄNTAT TILLSTÅND Varselnivå GUL En eller flera indikeringar är över förväntad nivå LARMNIVÅ TILLSTÅND NÄR ÅTGÄRDER SKA VIDTAS Varningsnivå RÖD En eller flera indikeringar är över larmnivån som upprättats för aktuella instrument Bekräfta tillförlitligheten Kontakta utvärderingsgrupp för att besluta om åtgärd Informera berörda parter om förhållandena och rekommendera planer för åtgärder Vidta åtgärder för att minska risken för att indikationerna kommer att överskrida larmnivåer Informera alla parter om risker med att arbeta i påverkat område Genomför åtgärdsplanen Utveckla säkra steg att fortsätta RIDAS Drifttillstånd: Normal, Skärpt respektive Störd drift

Utbildning av personal

Typiska instrument för övervakning av fyllningsdammar Instrumenttyp Vad den typiskt mäter Portrycksmätare Portryck, magasinsnivå, nedströmsvattenyta Flödesmätare Flöde från läckage och dräner Grumlighetsmätare Sediment i strömmande vatten Sättningsmätare Förändringar i nivå på fixpunkter på dammen Förskjutningspunkter Rörelser i tre riktningar av punkter på ytan Inklinometer Horisontella rörelser längs ett rör installerat genom dammen

Riktlinje för att summera och utvärdera hur dammen fungerar över tiden REDOVISNING AV MÄTDATA Reducering av data: Förr gjordes diagram för hand Nu används ofta spread sheets (EXCEL-diagram) Kan bli komplicerat genom att skalor ibland behöver ändras Fungerar inte bra för mätningar i realtid Nu finns dataprogram som är anpassade för till dammätningar. Databas samlar data som sedan kan redovisas i anpassade diagram eller tabeller. Kan ta emot manuellt inmatade data liksom automatiskt insamlade data. Kan fungera över Internet

Exempel på anpassade program för dammätningar Listan kan kompletteras med IntelliDAM, http://intellidam.com/product.html Intelligent Data Analysis and Modeling, GlobVision Inc, Canada.

Information om vad olika program kan göra

Presentation av mätvärden Mestadels lämpligt att redovisa data som funktion av tiden (i lämpliga skalor) Redovisa en mätserie som funktion av en annan mätserie Portrycksmätare som funktion av magasinsnivån Portryck som funktion av tiden och även med underlag av sektioner (kan illustrera oväntade resultat) Redovisa mätvärden i plan med konturlinjer (kan visa anomanier) När lämpligt kan varsel och larmvärden läggas in i diagrammen Varje diagram ska ha ett skäl att förmedla ett särskilt budskap. Program för tillståndskontrollen har misslyckats om insamlad information aldrig används. Om det finns en klart skäl för tillståndskontrollen ger det vägledning för hur informationen ska utvärderas. Utan skäl kan det inte bli en utvärdering!

9 TOLKA OCH RAPPORTERA RESULTAT Portrycksmätaren i uppströms stödfyllning följer som förväntat magasinsvattenståndet. Givaren visar troligen pålitliga värden. Portrycksmätaren i tätkärnan 1. Uppvisar viss eftersläpning vilket tyder på att tätkärnan har låg genomsläpplighet. 2. Högre än magasinsnivån under sommaren tyder på eftersläpning. 3. De båda spikarna indikerar problem med givaren kan ge larm. Portrycksmätaren i nedströms stödfyllning uppvisar högre värden än vad projekterören förväntat. Mindre andra året tyder på ändrad strömning i stödfyllningen och att permeabiliteten ökat. Kanske har finmaterial spolats ut? Behöver undersökas ytterligare.

Portryck som funktion av tiden och även med underlag av en sektion Grundvattenytan förväntas vara som blå linje 1 2 3? (2)? (1)? (3) 1 3 Tryckfall i uppströms stödfyllning tyder på att stödfyllningen har liknande täthet som tätkärnan eller läckaget är större än projektören antagit Nedströms stödfyllning har dålig dräneringsförmåga? (1)? (2)? (3) Läckaget behöver undersökas (om man inte mätt det tidigare) Finns vattentrycken i nedströms stödfyllning? Erosionsmotstånd vid nedströms dammtå?

Dammbrottsförlopp (Failure Modes) Identifiera tänkbara brottförlopp. Vilka osäkerheter finns det som behöver besvaras? Identifiera vilka åtgärder kan och bör man göra.

Tänkbara dammbrottsförlopp

Tänkbara dammbrottsförlopp I vilket skede kan vi genom observationer eller mätningar upptäcka i vilket skede som brottförloppet finns?

Fördelar med riskanalys och instrumentering Exempel: att använda riskanalys för att se värdet av ett övervakningsprogram - motivera/utveckla Byggt på 1930-talet: Hydraulisk utfyllnad av tätkärnan (glacial till) låg densitet linser av grövre material känslig för jordbävningar Stödfyllning: endtippades utan packning Noteringar de senaste 5 åren: Bottenutskovet har slutat att fungera Källsprång har uppkommit på nedströmsslänten Delar av krönet har fått 20 mm sättning Utvärdering med riskanalys

Exempel: Tänkbara dammbrottsförlopp Note 1: Baserat på analys av händelseträd och subjektiva uppskattningar Note 2: Baserat på USGS dimensionerande jordbävning och antagande att det är 50% Sannolikhet att dammen då går till brott.

forts Exempel - Tänkbara dammbrottsförlopp

----forts exempel: konsekvenser Antag att konsekvenserna av ett dammbrott är: $500,000,000 nedströms kostnader 100 liv om ingen varningstid uppstår 1 liv om tidig varning finns $10,000,000 i rättsliga kostnader $50,000,000 i förlorat värde av anläggningen Minskat rykte.inte kvantifierat Finansiell risk Händelse Årlig sannolikhet att det inträffar Finansiella konsekvenser Tänkbar finansiell risk Antal liv i fara Tänkbar risk av döda Jordbävning 0.001 $ 560,000,000 $ 560,000 100 0.1 Sprickbildning 0.002 $ 560,000,000 $ 1,120,000 100 0.2 Skred 0.01 $ 560,000,000 $ 5,600,000 100 1 Inre erosion 0.01 $ 560,000,000 $ 5,600,000 100 1 Överströmning 0.0005 $ 560,000,000 $ 280,000 100 0.05 Total 0.0235 $ 13,160,000 2.35

----forts exempel: åtgärder och instrumentering Installerar instrumentering Om instrumenteringen visar höga portryck görs åtgärder för att minska riskerna Bedömt att riskerna för de fem första händelserna kan minskas med en 10- potens. Händelse Årlig sannolikhet att det inträffar Finansiella konsekvenser Tänkbar finansiell risk Antal liv i fara Tänkbar risk av döda Jordbävning 0.0001 $ 560,000,000 $ 56,000 100 0.01 Sprickbildning 5.00E-05 $ 560,000,000 $ 28,000 100 0.005 Skred 0.001 $ 560,000,000 $ 560,000 100 0.1 Inre erosion 0.0001 $ 560,000,000 $ 56,000 100 0.01 Överströmning 0.0005 $ 560,000,000 $ 280,000 100 0.05 Total 0.00175 $ 980,000 0.175 I exemplet framgår att tänkbara finansiella risken minskat till ca 1 M$, dvs en minskning med 13 gånger Instrumenteringen är motiverad så länge som kostnaden för att arrangera den endast är en bråkdel av den finansiella riskminskningen Det visar också att det i detta fall inte var effektivt att prioritera utökad avbördningskapacitet trots att risken bedömdes vara 5 * 10-4 per år

Egna reflektioner - följande utveckling förväntas: 1. Mer fokus på riskanalytiskt tänkande, 2. Program för tillståndskontroll med mer fokus på övervakning, 3. Mer integrering av inspektioner och resultat från instrumenteringen, 4. Mera fokus på dammbrottsförlopp för att ge omfattning och typ av instrument och dess placeringar, 5. Situationsanalyser som underlag för instrumenteringsprogram, 6. Analys och presentation med anpassade analysstöd för dammar där resultat redovisas på ett flertal sätt och även i sektioner för att härigenom lättare kunna utvärderas, 7. Varselvärden och larmvärden definieras för alla instrument och mätningar, 8. Fler utvärderingar, prioriteringar och anpassningar till varje damm som bör betraktas som unik, 9. Mer utbildning av alla kategorier i organisationen och inom alla teknikom-råden, som behöver vara representerade i gruppen av personal som tar fram instrumenteringsprogram och gör utvärderingar samt håller prog-rammen uppdaterade.

Det finns mer att hämta..

Det finns mer att hämta..