Transcript 2010-1 TSEM AB - Rapport Jordfyllningsdammar

 2011‐12‐31 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
JORDFYLLNINGSDAMMAR Sammanfattning
TSEM AB beviljades medel från Östkrafts Miljöfond april 2010 för att ta fram en rapport om jordfyllningsdammar. I Sverige finns idag cirka 10 000 dammar som kan delas in i fyllningsdammar, betongdammar med mera beroende på konstruktion med olika undergrupper. Dammar kan även delas in efter dess ändamål som bevattning, vattenreglering, översvämningsskydd, vattenförsörjning, energilagring (kvarnar, sågverk, gruvor och elgenerering) samt deponier. Jordfyllningsdammen är exempel på en undergrupp som är vanligt förekommande för energilagring inom vattenkraft. Sverige har i jämförelse med andra länder haft få och små dammhaverier där även konsekvenserna varit begränsade. Vattenkraftägare förväntas och har ofta mycket god kunskap om sina dammar. Bra kontroll ökar sannolikheten för att identifiera eventuella förändringar tidigt i dammen och minskar risken för haveri. Och även om ett haveri inte medför risk för människoliv eller annans egendom kan det bli stora kostnader för ägaren vad gäller produktionsbortfall och återuppbyggnad. Trots att Sverige har en lång tradition av sina många dammar finns till skillnad från andra länder ingen särskild lagstiftning för dammsäkerhet. Generellt styrs arbetet med dammsäkerheten av generella regler i Miljöbalken och Lagen om skydd mot olyckor med förtydliganden i förordningar. Miljöbalken anger krav på dokumenterad egenkontroll och strikt ansvar. Lag om skydd mot olyckor anger hålla beredskap och hindra och/eller begränsa skador. Förordning om skydd mot olyckor hur analysera risker. Dammägarna har alltså enligt lagen ett mycket långt gående ansvar. Det ansvaret kan nu komma att ändras i samband med den statliga utredning som pågår och ska avslutas juni 2012. Rapporten beskriver rekommendationer för underhåll och kontroll av jorddammar, hur man avgör om en jorddamm är i funktion, orsaker till haveri och förebyggande åtgärder. Materialet är tänkt att användas av intresserade som arbetar med vattenkraft. Det kan även utgöra underlag för vidare arbete med dammar. OBS! Rapporten belyser olika frågor inom dammar och säkerhet men ska absolut inte ses som ett heltäckande dokument inom något av ämnena. 1 Innehåll Inledning .................................................................................................................................................. 3 Bakgrund ............................................................................................................................................. 3 Syfte ..................................................................................................................................................... 3 Mål ....................................................................................................................................................... 3 Allmänt om jordfyllningsdamm ............................................................................................................... 4 Dammsäkerhet .................................................................................................................................... 5 Underhåll och kontroll av dammar ......................................................................................................... 6 Egenkontroll ........................................................................................................................................ 6 Tillsyn ................................................................................................................................................... 6 RIDAS ................................................................................................................................................... 7 DTU‐manual ......................................................................................................................................... 8 Kontroll av dammar ................................................................................................................................. 9 Frekvens för mätning ........................................................................................................................ 12 Dammhaverier ....................................................................................................................................... 13 Inledning ............................................................................................................................................ 13 Teori................................................................................................................................................... 13 Internationell erfarenhet .............................................................................................................. 13 Svenska erfarenheter .................................................................................................................... 14 Inre erosion ................................................................................................................................... 16 Exempel ............................................................................................................................................. 16 Granö kraftverk, E.ON ................................................................................................................... 18 Hästberga kraftverk, Brittedals Kraft ............................................................................................ 18 Rekommendationer på förebyggande åtgärder ................................................................................... 19 Länkar .................................................................................................................................................... 20 Litteraturförteckning ............................................................................................................................. 21 2 Inledning Bakgrund Under årtusenden har dammar byggts för bevattning, vattenreglering, översvämningsskydd, vattenförsörjning, energiförsörjning (för kvarnar, sågverk, gruvor och elproduktion) samt deponier. I Sverige finns cirka 10 000 dammar 1 . För ett mindre antal, uppskattningsvis 500, skulle ett dammbrott medföra betydande konsekvenser för liv, hälsa, miljö eller ekonomiska värden. Jämfört med dammbrott i andra länder har Sverige hittills varit relativt förskonat från större konsekvenser vid dammbrott. Trots att Sverige har en lång tradition av arbete med dammar finns det inte en specifik lag för dammsäkerhet. Utan arbetet med dammsäkerhet beskrivs framförallt i Miljöbalken vilket sen kompletteras med andra lagar och förordningar. I tillägg har vattenkraftbranschen tagit fram egna rekommendationer för arbete med dammsäkerhet. Det här är något som snart kan komma att ändras i samband med att den statliga utredningen om dammsäkerhet (Dir. 2011:57) bli klar senast juni 2012. Utredaren Henrik Löv ska bland annat: •
lämna förslag till utformning av ett obligatoriskt klassificeringssystem för alla dammanläggningar utifrån de konsekvenser som ett dammbrott skulle kunna orsaka, lämna förslag till lagstiftning och andra åtgärder som krävs för att möjliggöra en strukturerad rapportering från dammägare till tillsynsmyndigheterna vars omfattning ska anpassas efter vilken kategori dammarna tillhör, utreda om tillsynsvägledningen för dammsäkerhet och åtgärder för att främja dammsäkerheten i landet sker i tillräcklig omfattning och genom lämplig organisation eller om den bör inordnas i någon annan myndighets organisation. •
•
Med anledning av utredningen beskrivs även något om dammsäkerhet i Sverige. Syfte Rapportens syfte är att ta fram lättillgänglig material om jorddammar och sprida det bland intresserade. Mål Målet för den här rapporten är att med hjälp av litteratur och diskussion med en dammexpert svara på: •
•
•
•
Finns rekommendationer för underhåll och kontroll av jorddammar? Om så ge
exempel.
Om möjligt hur avgör man om en jorddamm är i funktion eller inte? Om så ge
exempel.
Vilka exempel finns på jorddammar som gått sönder och vad var orsaken?
Finns rekommendationer för förebyggande åtgärder som kan minska risken för att
dammar går sönder? Om så ge exempel.
1
Källa: Dammsäkerhet – egenkontroll och tillsyn, Svenska Kraftnät 2007. 3 Allmänt om jordfyllningsdamm Beroende på byggnadsteknik kan dammar delas in i trädammar, lamelldammar, stenmursdammar och fyllningsdammar. Fyllningsdammar som är den vanligaste förekommande vad gäller kraftproduktion kan i sin tur delas upp i jordfyllningsdammar och stenfyllningsdammar. En jordfyllningsdamm består av packad jord (t.ex. morän, sand och grus), medan en stenfyllningsdamm är en damm som mestadels består av sprängsten. Den äldsta typen av fyllningsdamm är den homogena jorddammen som huvudsakligen utgörs av ett enda relativt tätt material. Den homogena jorddammen har i Sverige t ex använts vid låga invallningar. Efter hand har fyllningsdammar utvecklats mot uppbyggnad av zoner: •
•
•
•
•
en tätande zon begränsar vattenströmmen genom dammen (oftast av morän) filterzoner hindrar transport av material från den tätande zonen (sand och grus) stödjande zoner ger dammen dess stabilitet (grus, sten, sprängsten) erosionsskydd ytterst på slänterna skyddar mot angrepp från vågor, is, nederbörd och översvämning (stora block/sprängsten). I figuren nedan finns dessa zoner markerade samt några övriga konstruktionsdetaljer som kan förekomma. Tätkärnan kan vara både vertikal och lutande. Figur 1. Genomskärning av en fyllnadsdamm. Källa: Svensk Energi. 4 Dammsäkerhet Till skillnad från många andra länder finns det idag inte en specifik lag för dammsäkerhet i Sverige. Däremot flera lagar som tillsammans anger vilka regler som gäller för dammsäkerhet. Miljöbalken utgör grunden vilket sen kompletteras med LSO, Lagen om skydd mot olyckor och författningar från myndigheter som Naturvårdsverket. Verksamhetsutövaren av dammen har ett mycket långt gående ansvar enligt gällande bestämmelser. Han är skyldig att skaffa den kunskap som behövs, undersöka och bedöma riskerna med verksamheten från hälso‐ och miljösynpunkt, utarbeta och följa rutiner för egenkontroll, underhålla samt i övrigt vidta nödvändiga åtgärder och ha beredskap för att undvika olyckor och skador. Om ett dammbrott ändå skulle inträffa är ägaren strikt ansvarig enligt miljöbalken för de skador som uppstår till följd av dammbrottet. Man måste också känna till konsekvenserna av fel och använda sig av bästa möjliga teknik för att undvika skador. Förutom lagar har branschorgan som Svensk Energi tagit fram riktlinjer för dammsäkerhetsarbetet kallad RIDAS (se även kapitel Underhåll och kontroll av dammar). Den ”svenska modellen” bygger sammanfattningsvis på: •
•
•
•
•
Samhällets krav är övergripande och allmänt hållna. Dammägaren ska göra vad som behövs för att säkerställa dammsäkerheten. Om dammbrott inträffar har dammägaren strikt ansvar för konsekvenserna. Svensk Energi och SveMin (gruv) – viktig roll att stödja ägarna med riktlinjer m m. Myndigheternas tillsyn ska stärka dammägarnas egen förmåga att uppfylla sitt ansvar 5 Underhåll och kontroll av dammar Som en följd av dammägarens långt gående ansvar måste den som är underhållsskyldig för en dammbyggnad själv ta fram och se till att följa rutiner för egenkontroll. Åtaganden som beskrivs i 26 kap. 19 § Miljöbalken och i förordningen (1998:901). Vidare ska den underhållsskyldige även känna till de konsekvenser som kan bli följden av felfunktioner och använda bästa möjliga teknik för att undvika skador. Om ett dammbrott ändå inträffar, är det den underhållsansvarige strikt ansvarig för konsekvenserna. Egenkontroll Den som har en damm för en viss verksamhet är också skyldig enligt Miljöbalken att kontrollera och underhålla dammen så att den inte uppkommer skada. I princip innebär det att dammägaren måste ha ett säkerhetsledningssystem som säkerställer dammsäkerheten. Hur det ska se ut varierar. Men principen är att ju större konsekvens av ett dammbrott desto mer omfattande säkerhetsarbete krävs. Naturvårdsverket har gett skrifter om arbete om egenkontroll I kapitel Ansvar för egenkontroll i (NFS 2001:2) Naturvårdsverkets allmänna råd om egenkontroll [till 26 kap. 19 § miljöbalken och förordningen (1998:901) om verksamhetsutövares egenkontroll]. Egenkontrollen bör innefatta det system av organisation, rutiner och liknande som skapar förutsättningar för lagefterlevnad, liksom för ett miljö‐ och hälsoskyddsarbete som är ägnat att bidra till en uthållig utveckling. Egenkontrollen bör omfatta såväl organisatoriska och administrativa som tekniska åtgärder och rutiner. Verksamhetsutövaren bör inordna egenkontrollen i verksamheten så att den blir en naturlig del av det dagliga arbetet. Verksamhetsutövaren bör anpassa egenkontrollen till verksamhetens art, omfattning och möjliga påverkan på människor eller på miljön. Detta kan gälla såväl omfattningen, utformningen och dokumentationen av egenkontrollen som sättet att genomföra den på. Utövare av små verksamheter med liten påverkan på människor eller miljö och sådana som varken är tillstånds‐ eller anmälningspliktiga kan vanligen också göra egenkontrollen mindre och enklare. Däremot bör utövare av andra typer av verksamheter, exempelvis gruv‐ eller kraftverksdammar och kärnkraftsverk, i första hand anpassa egenkontrollen efter verksamhetens art och möjliga påverkan på människors hälsa eller på miljön, inte efter verksamhetens omfattning. För yrkesmässigt bedrivna verksamheter som är tillstånds‐ eller anmälningspliktiga är delar av egenkontrollen särskilt preciserade i förordningen (1998:901) om verksamhetsutövares egenkontroll (FVE).” Tillsyn Förutom dammägarens eget ansvar utför myndigheterna tillsyn. Tillsynen omfattar bland annat kontroll av att regelverket och villkor i givna tillstånd efterlevs och att det vid behov vidtas åtgärder för att verksamhetsutövarna ska göra rättelse. Länsstyrelserna har enligt förordningen (2006:942) om krisberedskap och höjd beredskap och förordningen (2007:825) med länsstyrelseinstruktion även samordningsansvar inom respektive län för krisberedskapen. Kommunen ansvarar vidare för tillsyn 6 enligt lagen om skydd mot olyckor när det gäller dammar som klassats som farlig verksamhet enligt lagen om skydd mot olyckor (2 kap. 4 §). Myndigheternas tillsyn kan kort sammanfattas som: •
Länsstyrelserna: operativa tillsynsmyndigheter och Länsstyrelserna är normalt sett
den myndighet som dammägarna kommer i kontakt med.
•
Svenska kraftnät: central myndighetsroll som följer och medverkar i
dammsäkerhetsutvecklingen, genom att regelbundet rapportera till regeringen om
utvecklingen och vid behov föreslå åtgärder samt uppmärksamma behovet av
forskning.
•
Naturvårdsverket: centralt ansvar som tillsynsvägledande myndighet för de delar
av miljöbalken där ingen annan är utpekad i tillsynsförordningen.
•
Myndigheten för samhällsbeskydd och beredskap (MSB): central
tillsynsmyndighet enligt LSO, Lagen om skydd mot olyckor. Det innebär att ge
vägledning till operativa tillsynsmyndigheter och generellt om skyldigheterna vid
farlig verksamhet enligt LSO.
RIDAS Kraftverksbranschen har genom Svenska kraftnät låtit ta fram Dammsäkerhet – egenkontroll, RIDAS och gruvdammar medan gruvindustrin har låtit ta fram GruvRIDAS som komplement till lagar och myndighetskrav. RIDAS, som kom 1997 anger allmänt hållna krav för dammsäkerhetsarbetet och vägledning för tillämpning. Ett mycket central begrepp i RIDAS är Konsekvensklasser. Olika dammar delas in klasser beroende på konsekvensen av ett eventuellt dammbrott. Konsekvensklass 1A är de dammar med hög sannolikhet för förlust av människoliv samt mycket allvarlig skada på viktiga samhällsanläggningar och betydande miljövärde eller mycket stor ekonomisk skadegörelse. Figur 2. Konsekvensklassificering enligt RIDAS. Källa: Översyn av de statliga insatserna för dammsäkerhet. 7 I RIDAS finns också ett program för tillståndskontroll av dammar. I det arbetet ingår såväl egenkontroll som extern bedömning. Beroende på vilken konsekvensklass dammen tillhör ska tillsynen göras olika ofta. En damm med konsekvensklass 1A har alltså högre krav på kontroller än dammar med lägre konsekvensklasser. •
Driftmässig tillsyn: görs enligt en skriven instruktion eller checklista för att upptäcka förändringar som kan påverka dammens säkerhet vanligtvis en gång per vecka i samband med rondning. •
Dammätning: dammätningar genomförs och dokumenteras för att indikera förändringar och ge underlag för en långsiktig tillståndsbedömning. •
Inspektion: bekräftar att säkerheten är god. Inspektion, som omfattar alla anläggningsdelar som har betydelse för dammsäkerheten, beskrivs i en instruktion och utförs med hjälp av en checklista dokumenteras i protokoll. Inspektion utförs av personal med dokumenterad kompetens i dammsäkerhetsfrågor. •
Besiktning: regelbunden kontroll av extern besiktningsman för att få en återkommande och samlad sakkunnig värdering av mätresultat, eventuella fel/brister eller andra förändringar som utgör underlag för bedömning av dammsäkerheten. Besiktningen dokumenteras i protokoll och utmynnar i en dammsäkerhetsbedömning. •
Fördjupad dammsäkerhetsutvärdering (FDU): en heltäckande och systematisk analys och värdering av säkerheten hos en dammanläggning baserad på en totalanalys av alla säkerhetskomponenter och hela systemet. Utförs av sakkunnig och godkänd personal. Se www.svk.se för besiktningsmän. Figur 3 Program för tillståndskontroll enligt RIDAS. För dammar som tillhör konsekvensklass 3 får dammägaren själv utforma program för tillståndskontroll. DTU­manual För att få struktur på sitt arbete med dammar kan man använda sig av en DTU‐manual (Drift, Tillståndskontroll och Underhåll). I DTU‐manualen anges rutiner och tillvägagångssätt för arbetet med dammsäkerhet för respektive anläggning. 8 Kontroll av dammar Det finns flera möjligheter att kontrollera dammen för att se om den är i funktion eller inte. Ju tidigare en skada upptäcks desto större är möjligheten att åtgärda. När en damm byggts färdig och tagits i drift, behöver man kontrollera att dammen är i
funktion.
Möjliga kontrollåtgärder kan delas in i tre grupper:
• Läckagevattenmätning och terrängobservationer,
• Mätning av grundvatten- och ytvattennivåer samt portryck,
• Sättnings- och andra deformationsmätningar.
I tabellen nedan ges specifika exempel på kontroll av dammar. 9 2011‐12‐31 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1
Metod
Beskrivning
Fördel
Nackdel
Visuell
inspektion
Genom att studera dammen kan man se förändringar som
sjunkgropar, sprickor, ökat flöde, kraftiga sättningar och
grumligt läckvatten. Inspektionen dokumenteras.
Enkel och kostnadseffektiv
metod som ger mycket
kunskap.
Inre läckage och i vattnet svåra att
upptäcka.
När problemen väl är synliga kan
processen pågått en längre tid och
därmed redan orsakat skada.
2
Kameraövervakning
Som ett komplement till Visuell inspektion kan kameror
användas om t ex larm löser ut. Placeringen bör vara sådan
att anläggningen, manövrerbara luckor och andra väsentliga
delar kan observeras.
Kan numera göras till relativt
låg kostnad.
Kan kräva tillstånd.
3
Läckvattenmätningar
Vattnet som rinner igenom dammen samlas upp vid dammtån
till exempel med hjälp av dränering och leds till mätpunkter.
Uppdelning i sektioner kan göras för finare mätmetod.
Metoden kan göras relativt
enkel till en förhållandevis låg
kostnad.
Risk finns att få med ytvatten i
mätpunkten vilket därmed felaktigt
kan tolkas som läckage.
4
Vattenståndsmätningar
Inspektionsrör placeras i borrade hål i tätkärnan för nya
dammar. Vattennivån i rören ger sen en bild av läckvattnet i
dammkroppen. Om nivån i ett rör förändras i snabbare takt än
omgivande kan det betyda inre läckage i det området.
Vanligtvis letar man efter ökad vattennivå.
Metoden kan göras relativt
enkel till en förhållandevis låg
kostnad.
På grund av riskerna som uppstår vid
ingrepp i dammen kan det vara
olämpligt att installera
vattenståndsrör i befintliga dammar.
5
Rörelsemätningar
Mätdubb placeras på dammkonstruktionen. Med hjälp av
lämplig utrustning mäts sen rörelser i dammen.
Metoden kan göras relativt
enkel till en förhållandevis låg
kostnad.
6
Grumlighetsmätningar
Erodering av dammkroppen gör att delar av dammen följer
med vattnet som passerar och gör det grumligt. Om
grumligheten mäts ger det en indikation på eventuell
materialtransport.
10 7
Metod
Beskrivning
Portrycksmätningar
Genom att mäta portrycket i dammkroppen får man en
uppfattning om dammens tillstånd
Fördel
Nackdel
Svårt mäta portryck för nya dammar
med lerrika kärnor.
Mätningar kan bli omfattande och
svårt att motivera med avseende på
noggrannhet och kostnad.
8
Georadar
Vid mätning med borrhålsradar mäts i områden med
avvikande vattenkvoter med hjälp av en sändare och
mottagare.
För fyllningsdammar kan läckage med förhöjd porositet och
vattenkvot detekteras med god
noggrannhet och upplösning
9
Temperaturmätningar
Vattentemperaturen på tätkärnans uppströmssida och
nedströmssida skiljer sig normalt sett åt p g a årstid. Men om
vattentemperaturen är densamma kan man dra slutsatsen att
vattnet rör sig snabbt genom kärnan vilket kan tyda på
läckage.
Ger möjlighet att lokalisera
även små läckage tidigt.
Krävs en längre tidsserie för att
onormala variationer ska kunna
skiljas från normala.
10
Resistivitetsmätningar
Genom att mäta resistiviteten i jorden får man en bild av
vatteninnehållets fördelningen i materialet. I dammar som
fungerar varierar resistivitetsskillnaderna små och följer en
årlig rytm men vid ökat läckage då fina lerpartiklar eroderas ur
ändras den i större skala.
identifiera diffusa och
horisontella zoner med högre
vatteninnehåll
Svårt identifiera små zoner på större
djup.
11
Självpotentialmätningar
Jorden i dammen innehåller mineraler. När vatten passerar
mineralerna sker en mätbar elektrisk urladdning till vattnet. Ju
mer vatten som passerar desto fler laddningar.
Ökad porositet sänker resistiviteten
medan erosion av lerpartiklar ökar
den vilket gör metoden osäker för
övervakning av läckvatten då dessa
två händelser inträffar samtidigt.
Metoden är känslig för störningar.
Metaller som kablar i dammkonstruktionen kan störa mätningen.
11 2011‐12‐31 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Frekvens för mätning Hur ofta en damm ska kontrolleras beror bland annat på vilken konsekvensklass dammen har. Ju högre konsekvens vid ett haveri desto oftare bör dammen kontrolleras. Variabel för mätning
Konsekvensklass
1A
1B
2
Läckage (mätöverfall)
Kontinuerligt
Kontinuerligt
Månadsvis
Sättning och sidorörelse av krön (mätbrunnar
i dammkrön)
Årligen
Årligen
(Årligen)
Portryck i tätkärna (portrycksgivare)
(Årligen)
(Årligen)
-
Vattenstånd i nedströms filter/stödfyllning
Halvårsvis
Halvårsvis
-
Vattenstånd/portryck i undergrund
Halvårsvis
Halvårsvis
Halvårsvis
Tabell 1. Mätmetoder som rekommenderas beroende på konsekvensklass enligt RIDAS. För konsekvensklass 3 (lägsta klassen) saknas rekommendationer. 12 Dammhaverier Inledning Sverige har i jämförelse med andra länder varit förskonat mot stora dammbrott med allvarliga konsekvenser även om dödsfall inträffat. Av de cirka 10 000 dammar, varav cirka 2 000 avser vattenkraftanläggningar, som finns i Sverige skulle många av dem endast leda till obetydliga konsekvenser för allmänheten vid ett dammbrott men de ekonomiska konsekvenserna för ägaren kan bli desto kännbara. Därför finns det anledning för alla dammägare att arbeta med säkerheten anpassad till en rimlig nivå för att undvika dammbrott. I Sverige är därför principen att dammar med höga konsekvenser vid ett dammbrott ska prioriteras i säkerhetsarbetet. Teori Haveri för fyllningsdammar kan delas upp i: •
•
•
Inre erosion – utökat och inte avsiktligt läckage inne i dammkroppen. Om läckaget
inte upptäcks kan det medföra materialtransport från tätkärnan som till slut medför
dammhaveri.
Överströmning (yttre erosion) – vatten strömmar över dammkrönet och för bort
material vilket kan leda till haveri. Orsaken kan till exempel vara
underdimensionerade utskov som inte förmår föra bort allt vatten som tillförs
dammen.
Övriga – exempelvis utglidning där dammkroppen ger efter på grund av tryck.
Internationell erfarenhet En genomgång av ICOLD, International Commission on Large Dams, visar att 0,7 procent av alla dammar (betongdammar, fyllningsdammar och övriga dammar) har rasat. För fyllningsdammar är det 0,83 procent som rasat. Studien baseras på 14 700 dammar alla högre än 15 meter fram till 1983 från hela världen förutom Kina. Tabellen anger sannolikheten över hela dammens livslängd som erhållits genom att dividera angivna värden med dammarnas genomsnittliga ålder med 30 år. %
Sannolikhet
för dammbrott
Överströmning och brott på t.ex. utskov
48
1/250
Instabilitet av t ex slänter
Inre erosion och otillräcklig kontroll av läckning i
dammkroppen
Inre erosion och otillräcklig kontroll av läckning i
undergrunden
8
1/1500
28
1/425*
12
1/1000
Övrigt
4
1/3000
Orsak till dammbrott
Totalt
100
1/120
Figur 4 ICOLDS statistik över dammhaveri till år 1983. * kombinerad sannolikhet för inre erosion i dammkroppen och undergrunden ca. 1/300 I en annan undersökning från USA sammanställdes brott på fyllningsdammar mellan 1900 och 1970. Av 77 identifierade dammbrott uppstod 44 procent på grund av läckning i dammkroppen och 13 läckning genom grunden (mestadels orsakat av inre erosion) och 41 procent på grund av höga flöden vilket framgår av följande statistik: Orsak till dammbrott
Läckning genom dammen (huvudsakligen
orsakat av inre erosion)
Läckning genom grunden (huvudsakligen
orsakat av inre erosion)
%
30
Överströmning (p g a höga flöden)
23
Erosion (p g a höga flöden)
18
Instabilitet
6
Andra orsaker
9
14
Totalt
100
Figur 5. Orsaker till brott i fyllningsdammar i USA mellan 1900‐1970. Källa: FOI. Sannolikheten för dammbrott varierar med dammens ålder. Till en början minskar sannolikheten för dammbrott minskar med dammens ålder se tabell nedan. Men erfarenheter från t ex Australien visar att brott varit nära i flera gamla dammar. En förklaring kan därför vara att sannolikheten för dammbrott ökar när dammarna uppnår en viss ålder. Damm‐
brott, % Damm‐
förändring, % Byggnadstiden 14 11 Första dämning 40 25 Första 5 åren 11 20 Senare än 5 år 30 26 Ej specificerat 5 18 100 100 Tid efter färdigställande Totalt Figur 6. Procentuell fördelning av dammbrott och dammförändringar (d.v.s. läckage, rörelser, flöde etc.) över tiden i förhållande till dammens färdigställande. Källa: FOI. Svenska erfarenheter I ett enkätsvar från dammägare i Sverige från 1990‐talet gjord av Vattenregleringsföretagens samarbetsorgan Dammkommittén (VASO) visar på att nästan alla oönskade förändringar i fyllnadsdammar upptäckts genom observationer vid rondning. Den planmässiga kontrollen är alltså viktig. Men VASOs rapporter visar också ett behov av kontinuerlig läckagemätning. I tabellen nedan visas frekvensen av olika typer av förändringar. Samma damm kan ha haft flera olika förändringar och totala antalet förändringar är därför fler än antalet dammar. Om samma typ av 14 förändring inträffat flera gånger på en och samma damm har förändringen endast tagits med en gång. Typ Förändring
Antal
1 Läckage i grunden
16
2 Läckage i dammkroppen
19
3 Skador i släntskydd
Onormala rörelser (sättningar eller
4 sidorörelser)
45
16
5 Inre erosion i grunden
5
6 Inre erosion i dammkroppen
13
7 Utglidningar (uppströms eller nedströms)
Förändringar vid anslutning mellan
8 fyllningsdamm och betongkonstruktion
5
16
9 Förändringar i dränagesystem eller filter
1
10 Portrycksförändringar
4
11 Förändringar i injekteringsskärm
1
12 Insjunkningar i dammkrön eller slänter
27
13 Annan förändring 3 Totalt 171 Figur 7. Antal förändringar i Svenska dammar Samma damm kan ha flera olika förändringar. Källa: VASO. Av tabellen framgår att skador i släntskydd (typ 3) är vanligast förekommande med 45 fall. Det är skador som är lätta att upptäcka genom visuella observationer inspektion till exempel i samband med rondning eller särskild tillsyn i samband med stormar och kan åtgärdas eller övervakas innan skadan förvärras. Näst vanligast enligt tabellen är Insjunkningar i dammkrön eller slänter (typ 12). Händelserna rapporteras ofta i kombination med andra förändringar som läckage i grunden eller dammkroppen (typ 1 respektive 2) och inre erosion (typ 5 eller 6). Förändring vid anslutning till betongkonstruktioner (typ 8) har inträffat 16 gånger. En fortgående förändring kan i dessa fall vara svår att upptäckta, eftersom upphängning på konstruktionen kan medföra att förändringar djupt ner i dammkroppen inte fortplantas upp till ytan. På så sätt kan denna typ av förändring i vissa fall, om den inte upptäcks, vara ett allvarligt dammsäkerhetsproblem. Tidsberoende En indelning i tid när dammar byggdes visar att äldre dammar inte behöver vara mer drabbade än yngre. Under perioden 1970‐1974 uppvisade hälften av dammarna sjunkgropar. Orsaken måste alltså sökas någon annanstans som val av byggmetod eller materialval. En av anledningarna kan vara att grövre filter användes nedströms tätkärnan under denna period i jämförelse främst med dammar som färdigställts tidigare. 15 Figur 8. Urval av ett antal dammar med rapporterade sjunkgropar av totalt byggda dammar per tidsperiod i Sverige med dammhöjd minst 15 meter. Källa: Inre erosion Vid inre erosion uppstår ett läckage inne i dammen så att ett oönskat flöde uppstår genom dammkroppen. Något som kan leda till haveri om det inte upptäcks i tid och åtgärdas. Varningssignaler är sjunkgropar och grumligt vattenflöde från dammen nedströms. Exakt vad det är som initierar inre erosion är det ingen som vet men mycket forskning pågår. Att upptäcka inre erosion är svårt men grumligt läckvatten, ökat läckvattenflöde samt sjunkgropar i anslutning till dammkrönet är några exempel på varningssignaler. När sjunkgropar bildas har erosionen redan pågått längre tid eller att den är kraftig. För vidare läsning om skadedetektion (Lagerlund, 2007) Figur 9. Utveckling av inre erosion i en dammkropp i fem steg (piping i denna bild). Bild från Kursmaterial för vattenbyggnad KTH (2003). Exempel Exempel på incidenter med sjunkgropar/läckage: •
•
Bolidens damm för Ryllyttemagasinet i Garpenberg, juni 1997, läckage 3 m3/s Suorva Östra dammen, 1983. Grop 30 m3, Läckage ca 200 l/ Bastusel, 1972: 70 l/s, 1988: 40 l/s, 1993: 40 l/s 16 •
•
•
Juktandammarna Hällbydammen, 1985: Grop 7 m3, Läckage ca 4 l/s Porjusdammen, ett flertal incidenter, den senaste 1993 Exempel dammhaverier: •
•
•
•
•
•
•
•
Granö kraftverk 2010 se nedan. Hästberga kraftverk 2010 se nedan. Selångersån 3,2 m hög fyllningsdammkraftiga höstregn + otillräcklig avbördningskap.0,13 Mm3 frisläpptes max utflöde ca 50 m3/sprocess om ansvar avslutades 2009 Noppikoski Oreälven i Dalälven Avr omr 520 km2 byggår 1967 18 m hög fyllningsdamm dammbrott sep 1985 upprepade regn med hög tillrinning. Lucka fungerade ej Överströmning 1Mm3 frisläpptes Hansjö krv skadades i övrigt vägar, broar och skog 20 km ned Näs i Dalälven –brott i fångdamm 1977. 10‐15 m hög fyllningsdammhöga vårflöden ledde till behov att höja dammen instabil grundläggning med glidning i lerlager under dammen Marginella konsekvenser. Satisjaure i Luleälven – brott i fångdamm 1964. 8 m hög fyllningsdamm regn + snösmältning sen höst 150 Mm3 frisläpptes max utflöde 1500 m3/s lokala konsekvenser på vägar och miljö Porjusmagasinet nedströms avsänktes – inga ytterligare konsekvenser Näckån Värmland 1973. Höga flöden i Klarälven orsakade ett haveri i en mindre damm i anslutande Näckån. En person omkom. Sommaren 2000 gick en gruvdamm i Aitik i Norrbotten till brott. En dammvall på 150 m rasade, vilket ledde till att stora mängder vatten släpptes ut. Inte heller den här gången ledde dammbrottet till personskador. Källor (Svenska Kraftnät, 2007) med flera. 17 Granö kraftverk, E.ON 28 september 2010 inträffade ett dammbrott vid Granös kraftverk i Mörrumsån i Kronobergs län. Kraftverket togs i drift 1958. Dammbrottet skedde i en fyllningsdamm med träspont i anslutningen till betongkonstruktion vid intaget till kraftverket. Utflödet har bedömts till maximalt ca fem m3/s. En fångdamm byggdes upp och utflödet upphörde 12 timmar efter att dammbrottet skedde. Utöver länsstyrelsens uppföljning av händelsen utreder E.ON dammbrottet och planerar att återuppbygga dammen inom kort. Konsekvenserna av dammbrottet blev lokala. Källa: Dammsäkerhetsutveckling i Sverige år 2008‐2010. Bakomliggande orsaker Det var ett antal samverkande omständigheter som ledde till dammbrottet i Granö kraftverk. Vattennivån i den långa kanal som leder fram vatten till kraftverket sjönk inom loppet av några timma
Detta berodde på att det galler som förhindrar att ål kommer in i kanalen och skadas av turbinerna ha
satts igen av löv. När vattennivån sjönk orkade inte en del av dammen hålla uppe sin egen tyngd, på grund av brister i konstruktionen, utan rasade ner i kanalen närmast kraftverket. Efter knappt fem timmar hade vattnet eroderat igenom den rasade dammdelen och ett omkring fyra meter hål hade bildats. 12 timmar efter dammbrottet hade en tillfällig damm byggs och läckaget upphörde. Så vitt känt uppstod inga skador på miljö eller för boende i området. Källa: www.eon.se/templates/Eon2PressPage.aspx?id=71191&epslanguage=SV Hästberga kraftverk, Brittedals Kraft 7 november 2010 skedde ett dammbrott vid Hästberga kraftverk i Helge Å i Skåne län. Kraftverket togs i drift 1953. Fyllningsdammarna höjdes efter några år till ca tio meters höjd. Anläggningens fyllningsdammar hade tätning av träspont och i övre delen. Konsekvenserna av dammbrottet blev lokala. Ca en miljon m3 vatten strömmade ut från magasinet, en bro nedströms rasade, en närliggande väg och några fastigheter nedströms översvämmades. Utöver länsstyrelsens uppföljning av händelsen utreds dammbrottet av ägaren, Statens Haverikommission och polisen. Källa: Dammsäkerhetsutveckling i Sverige år 2008‐2010.(Svenska Kraftnät, 2010) Bakomliggande orsaker Olyckan orsakades av brister i företagets ledning, styrning och uppföljning av verksamheten, vilket ledde till att larm om problem m.m. i kraftstationen inte följdes upp med resultat att det uppdämda vattnet tilläts stiga okontrollerat till överdämning med dammbrott som följd. Bidragande har varit att anläggningen inte fått uppgraderingar, underhåll och tillsyn i tillräcklig omfattning. Källa: (Dammbrott, Hästberga, Hässleholms kommun, Skåne län, den 7 november 2010,
2011)
18 Rekommendationer på förebyggande åtgärder Förutom att regelbundet kontrollera dammens kondition för att identifiera tecken som kan
vara ett tecken på förestående läckage kan man även åtgärder som kan lindra ett haveri. För
fyllningsdammar finns några åtgärder som man vidta för att minska konsekvensen vid ett
eventuellt haveri. Alla åtgärder bör diskuteras med en dammexpert innan de utförs. Exempel
på åtgärder som kan leda till minskad konsekvens eller lägre risk:
•
Inre erosion: öka eller förse dammen med ett skydd av erosionsstabilt material längs
dammtån (se nedan.)
•
Överströmning: öka avbördningsmöjligheten genom att öka utskovets kapacitet
och/eller höja fribordet.
•
Övrigt: fler åtgärder kan finnas och en dammexpert kan ge råd om vad.
Figur 10. Exempel på förbättring av motstånd mot läckage på grund av inre erosion. Källa: Dammsäkerhet – egenkontroll och tillsyn. Källa: Dammsäkerhet – egenkontroll och tillsyn. 19 Länkar Länk
Beskrivning
Svenska Kraftnät
Sedan den 1 januari 1998 har Svenska Kraftnät centrala uppgifter
(www.svk.se/Om-oss/Var-
inom området dammsäkerhet. Vi ska bland annat följa
verksamhet/Dammsakerhet )
klimatförändringarnas påverkan samt följa och medverka i
utvecklingen inom området, verka för att skador av höga flöden
begränsas och uppmärksamma behovet av forskning.
Översiktliga översvämningskartor
SMHI utför på uppdrag av Myndigheten för samhällsskydd och
(https://www.msb.se/naturolyckor )
beredskap (MSB) en översiktlig översvämningskartering längs de
svenska vattendragen. Mer information om projektet och
redovisning av de vattendrag som är klara finns på www.msb.se.
MSB
Myndigheten för samhällsskydd och beredskap
(www.msb.se )
SMHI (www.smhi.se )
Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut
Naturvårdsverket
Myndighet vars uppgift är att se till att de miljöpolitiska besluten
(www.naturvardsverket.se )
genomförs.
Svensk Energi
Bransch- och intresseorganisation för landets
(www.svenskenergi.se )
elförsörjningsföretag.
SveMin
Arbetsgivar- och branschförening för gruvor, mineral- och
(www.mining.se )
metallproducenter i Sverige. Har tagit fram GruvRIDAS.
SwedCOLD
The International Commission on Large Dams, ICOLD utgör ett
(www.swedcold.org )
forum för att främja utbyte av kunskap och erfarenhet inom
planering, projektering, byggande, skötsel och underhåll av höga
dammar. Svenska Kraftnät är en av medlemsorganisationerna i
SwedCOLD.
Sveriges regering
Henrik Löv blir regeringens särskilda utredare om de statliga
(www.regeringen.se/sb/d/14953/a/171866)
insatserna för dammsäkerhet. Utredaren ska lämna förslag till ett
förtydligat regelverk för dammsäkerhet som komplement till de
övergripande bestämmelser som finns i bl.a. miljöbalken.
Uppdraget ska redovisas senast den 30 juni 2012.
FOI
Forum för forskning om hot och risker i samhället.
(www.risknet.foi.se/dammbr/fakta.htm)
Översvämningar och dammbrott
ICOLD
International Commission on Large Dams, ICOLD
(http://icold‐cigb.net )
20 Litteraturförteckning (2011). Dammbrott, Hästberga, Hässleholms kommun, Skåne län, den 7 november 2010. Statens haverikommission. Lagerlund, J. (2007). Reparationsmetoder för dammkropp i relation till inre erosion, rapport 07:53. Elforsk. Nilsson, Å. (1995). Åldersförändringar i fyllningsdammar. VASO Dammkommittés rapport. Svenska Kraftnät. (2007). Dammsäkerhet‐egenkontroll och tillsyn. Svenska Kraftnät. (2010). Dammsäkerhetsutveckling i Sverige år 2008‐2010. Svenska Kraftnät. (2011‐01‐21). Årsrapportering av dammsäkerhet. Svenska Kraftnät, Svensk Energi och SveMin. (2010‐07‐01). System för bedömning av dammsäkerhetsanmärkningar. Vattenfall. (1988). Jord och stenfyllningsdammar, Vattenfall. Åke Nilsson, I. E.‐O. (1999:34). Dammsäkerhet ‐ inre erosion i svenska dammar. Elforsk. 21