76
CHALMERS tEKNISKA HOGSKOLA . 1\ihu:ldelande 1H 1;18 GOTA ){LV En hydrologisk analys av transport., och blandningsprocesser Goteb<ng

GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

CHALMERS tEKNISKA HOGSKOLA il~snTUTIONEN PO~ llATTEM~VGGNAD .

1\ihu:ldelande 1H 1;18

GOTA ){LV

En hydrologisk analys

av transport., och blandningsprocesser

Goteb<ng

Page 2: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Teknologerna Olle Claesson och Lei.f-GOran Larsson

Examensarbeten 1972:2

F'iiltmiitningar i Gota jlJv

Allmant

(Moment 2 nedan)

Gota Alv, som rinner mellan Vanersborg och Goteborg, ar Sveriges

storsta vattendrag och har utomordentlig betydelse ·for va~tSIVeriges

naringsliv och vattenhushiillning. Bland de olika intressenter som gor

ansprak pa alven kan namrtas Goteborgs stad (ravattentakt), kanaltrafi­

ken, kraftintressen, industrier som nyttjar alven som recipient samt

allmanna nature och miljovardsintressenter .. De olika krav pa bl. a ..

vattenforingar, vattenkvalitet och regleringsamplitud som dessa intres­

senter har ar del vis motstrid1ga och en avvagning dem emellan maste

goras. Mot bakgrund av den intensiva miljovardsdebatten och de olagen­

heter I form av "smakstotar" i dricksvattnet som goteborgarnafatt kan­

na pa, har darfor Gota Alvs vattenvardsforbund tagit initiativet till en

. utredning om transport" och blandningsprocesser i alven. En teoretisk

analys har utforts [ref J vilken naturligt kompletteras av sparamnes­

forsok i fiilt, vilka utfores som examensarbeten,

_l:__f~~~l2_~.!:_ncZ_a_::_b_!Q:~d~_iji_l':_eE_

Erfarenheten fran andra hall visar att den laterala inblandningen av ett

biflode (eller ett avloppsutsHlpp i strandkanten) sker mycket langsamt,

vilket kan ha stor betydelse for placering av vattenintag, badplatser etc ..

Porsoket utfores for tva olika bifloden, ett storre t. ex·. Slumpan och

ett mindre t. ex. Nolan. Sparamnet, Rodamin B, doseras i biflodet sa

llingt upp att homogen blandning skett fore utflodet i i:llven. Doseringen

utfores kontinuerligt under sa. lang tid att sparamnets utbredning i alven

kan faststallas vid stationart fOrhallande. Forsoket utfores vid olika vat­

tenforingar och resultatet jamfores med existerande tearier. 'rempera- .

turen mats for att_ konstatera eventuella tathetsskillnader mellan alven

och biflodet.

2. Marknin<' av en vattenmas sa vid Vanersborg -·-----·-·-32.-------~------------~-·---

Forsoket avser att ge upplysningar om verkligaflyttider liings hela alv­

loppet, avsnorning och fordrojning i vikar samt longitudinell spridnings-·

hastighet.

Forsoket utfores lampligen sa att en "vattenpropp" av nagra hundra me­

ters Hingd marks .med Rodamirt genom dose ring tvars alven vid Van0r·sborg.

Page 3: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Rodaminmolnets Hige och utbredning inmates med jamna rnellanrum

under hela dess fard Hings alven ( ca 2 dygn). Tva-tre forsok utf6res,

om mojligt vid olilm vattenforing, och miHdata jamfores med disper­

sionsteorier.

Litteratur

[1] Cederwall, K.: "Gota Alv, en hydrologisk analys av transport-

. och blandningsprocesser". CTH, vattenbyggnad, medd. nr. 63,

1971..

[2] Feuerstein et al. :"B"luorscent tracers for dispersion measurements".

Trans. ASCE, Vol. 89 No. SA4, 1963.

[s] SMHI: "PM angaende Turners. fluorimeter".

(4] Turners fluor&neterr:rianual.

GOteborg i februari 1972

Klas Cederwall

Page 4: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

INNEHALLSF<)RTECKNINC:

Sid a

1. Inledning 1

1. 1 Malsattning 1

1. 2 C:Ota alv allmant 1

2. Matutrustning 3

2.1 Allmant 3

2. 2 Fluorometern och dess verkningssatt 3

2. 3 bvrig matutrustning 5

2. 4 Doseringsutrustning 5

3. Rodamin B 200 7

3.1 Allmant 7

3. 2 Temperaturberoende 7

3. 3 Inverkan av vattnets beskaffenhet 7

3. 4 Fotokemisk avklingning 8

4. Teori 9

4. 1 Lateral spridning av kontinuerligt utslapp 9

4. 2 Initialinblandning 12

5. Matningar vid Nolan 13

5.1 Nolan allmant 13

5. 2 C:Ota alv vid Nolan 13

5. 3 Matmetodik 13

5. 4 Utforda doseringar och miitningar 15

5. 5 Beriikningar 22

5. 6 bvrigt 27

6. Matningar vid Slumpan 30

6.1 Slumpan 30

6. 2 C:Ota alv vid Slumpan 31

6. 3 Utforda doseringar och matningar i alven 32

6.4 Utstromning i alven 36

7. Sammanfattning 41

Page 5: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Bilagor

2. 1 Kalibreringsdiagram

3. 1 Effekt av temperaturen pa Rodamin B

3 . 2 A vklingningsprov

5. 1 - 5. 7 Sektion 1 - 7, koncentrationsdiagram

5. 8 Vattenforingar i GOta iilv

5. 9 Sektionernas lage nedstroms Nolan

6. 1 Hastighetsfordelning i GOta alv

6. 2 - 6.12 Sektion 1 - 5, koncentrationsdiagram

6. 13 - 6.14 Vattenstandet vid L. Edet

6.15 Sektionernas liige nedstroms Slumpan

Page 6: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

1. INLEDNING

1. 1 Mi'.lsattning

Detta examensarbete ingar som en del av en storre undersokning

av transport- och blandningsprocesser i GOt a alv .( 1 J

1.

Tidigare forsok har visat att den laterala inblandningen i ett vatten­

drag av ett biflode, eller avloppsutsHi.pp i strandkanten, sker mycket

langsamt. Detta kan ha stor betydelse for utformning och placering

av utslappsanordningar, vattenintag etc.

Malsattningen for examensarbetet ar att studera inblandningen av

ett stort och ett litet biflode i GOta hlv. Som undersokningsobjekt

valdes Slumpan resp. Nolan, i vilka sparamnesmatningar utfordes.

Aarnas vatten marktes da med spararnnet Rodamin B 200, vilket

sedan detekterades i hlven m. h. a en fluorometer.

1. 2 Gi:ita alv allmant

GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca

550 m 3; s Sveriges vattenrikaste alv. Vid utloppet ur Van ern har

nederbordsomradet en yta av 46.830 km2

, varav 18, 6o/o ar sjoar.

StOrsta delen av sjoarealen upptas av Vanern med en yta av 5. 550 km 2

.

Vid mynningen i havet ar nederbordsomradet totalt 50.180 km2

med

en langd i nordsydlig riktning av 55 mil och en bredd i ostvastlig rikt­

ning av ca 18 mil. Mellan Vanern och havet har C'illta hlv en langd

92,5 km.

Efter ett relativt rakt lopp fran Vanern till Kungalv med fall vid

Vargon (5m), Trollhattan, (33m) och Lilla Edet (4 m) delar sig

alven vid Bohus i tva grenar. De bada grenarna omsluter on Hisingen.

I den norra delen Nordre tHv gar storre delen av totala vattenforingen.

Enligt regleringsbestarnmelserna far vattenforingen i GOteborgsgrenen

inte understiga vissa minimivarden, detta for att undvika saltvatten­

upptrangning i vattenintaget vid Larjeholm till GOteborg stads vatten­

verk. (Se fig. 1.1).

Page 7: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

bversiktskarta over Gota dlv med viktigare bifloden.

Figur 1.1

Vdnersborg

2.

Page 8: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

3.

Vid utformningen av den nuvarande alvfaran har landhojningsforloppet

haft avgorande betydelse. I alvdalens nordliga delar mellan Troll­

hattan och Gi:itab.ar den gamla fjordbottnen redan hojts avsevart over

havsytans niva. Alven har har skurit sig ner och bildat en relativt

trang fil.ra med hoga erosionsskadade strandbrinkar. Soderut har

dalgil.ngen en annan karaktar. Har ligger p:i m:inga sthllen den ursprung­

liga sedimentationsytan under havets nivil.. Detta gor att oversvamnings­

plan finns pa bada sidor om alven ( se profiler bilaga 5. 1-5. 7)

Stromstdi.ket begransas aven bar av branta sidor men dessa ligger

fortfarande helt under vattenytan.

Sammanfattningsvis kan man saga att de sydligare delarna av Gi:ita

alv befinner sig i ett tidigare utvecklingsskede jamfort med de nord­

ligare.

2. Matutrustning

2.1 Allmant

For att bestamma sparamn.eskoncentrationer i hlven kan tva metoder

tillampas. Den ena metoden bygger pa upptagning av vattenprover

i olika punkter och analys av dessa vid en fast matstation pil. land.

Vid den andra metoden, som i detta fall anviindes, sker koncentrations­

bestamningen direkt pa platsen i en bat dar hela matutrustningen pla­

ceras. Vatten fran onskat djup pumpas dam. h. a. slangar genom mat­

instrumentet, dar matutslaget kontinuerligt kan avlasas.

2. 2 Fluorornetern och dess verkningssatt

2. 2. 1 Funktionssatt

For fhltmatningarna anviindes en fluorometer av typen G K Turner

Associates Model 111 Fluorometer. Till denna hor dels en dorr for

matning med genomstromningskuvett och dels en fi:\r matning med

fast kuvett.

Page 9: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

4.

Bild 2.1 Turners fluorometer

Instrumentet utgors i princip av en sjalvbalanserande optisk brygga

dar ljus som emitteras fran sparamnet vid belysning av detta mates

genom att jamfora dess effekt med en referensstrales effekt pa en

fotomultiplikator. Denna .fotomultiplikator paverkar en blandare som

vrids sa att effekterna av referensstralen och det fluorescenta ljuset

blir lika. Vridningen som avlases pa en skiva, ar proportionell mot

provets fluorescens.

Vattenprovet belyses i en kuvett med en kvicksilverlampa med primar­

filter for ingaende ljus och sekundarfilter fOr utgaende ljus framfi:ir

fotomultiplikatorn.

Normalt skall enligt instruktionen instrumentet inte behova langre

uppvarmningstid an ca 2 min.

Tidigare erfarenheter har emellertid visat att sti:irande drift fi:irekommit

efter sa lang uppvarmningstid som 20 min. Detta har da givit sig till

kanna som sprangvisa forandringar i utslaget. Vid genomstromnings­

matningar da eventuell drift hos instrumentet inte kan kontrolleras kan

en uppvarmningstid pa 30 min vara nodvandigt.

2. 2. 3 ~~i}:n:_e~i~g-

Kalibrering av fluorometern utfordes med ett portabelt 800 W; 220 Volts

elverk som spanningskalla. Dess spanning nedtransformerades m. h. a

Page 10: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

en omvandlare till 110 volt. Da fluorometern ii.r mer kanslig fOr

frekvensvariationer ii.n spitnningsvariationer, kalibrerades for

5.

50 Hz och 260 Volt pa elverket. Bade dorr med genomstromnings­

kuvett och fast kuvett anvii.ndes. Kalibreringen borjade pa koncentra.­

tionen lo-11 och utfordes stegvis upp tilll0-7 genom successiv ti.ll­

sats av 10 - 6- eller 10- 3 -losningar. Fluorometerns kii.nslighet regle­

ras med en haiblii.ndare som har fyra lagen: 30 x, 10 x, 3 x och 1 x.

Dessa matomradesrelationer ii.r endast ungefii.rliga, varfor kalibrering

maste ske av alla fyra matomradena. Nollstiillning utfordes mot svart

plexiglasstav. Kalibreringsdiagrammen ( bilaga 2. 1) giiller fOr tem-o peraturen 18, 5 C.

Vid anvandning av fluorometern bor mii.tomrade valjas sa att utslaget

kommer att ligga over 20 enheter, eftersom kalibreringskurvorna ar

osii.kra och icke linjara. under detta vil.rde pa samtliga ma.tomraden.

2. 3 Ovrig mii.tutrustning

Som matbat anvii.nde vi GQteborgs vattenverks attapersoners plast­

bat utrustad med en utombordsmotor pa 12 hk.

Det portabla elverket som anvandes som stromkiilla uppstalldes i

foren och avskiirmades for att minska det irriterande bullret. El­

verket lamnade 220 Volt bade till fluorometern och en 12-Voltspump

av market Jabsco. Mellan elverket och pumpen inkopplades darfor

en transformator. Pumpen anvii.ndes for uppumpning av vatten fran

aktuellt djup till genomstromningskuvetten i fluorometern. Vattnet

pumpades genom en plastslang med insugningsmunstycke. Munstycket

holls pa ratt niva med hjii.lp av en blytyngd. For att undvika luftbubblor

i slangarna kopplade vi in en strypventil pa pumpens trycksida. Upp­

stallningen framgar schematiskt av fig. 2. 1.

For uppskattning av floden i Nolan anviinde vi en stangflygel och for

bestamning av hastighetsfOrdelningen i ii.lven en Ekmauflygel.

2. 4 Doseringsutrustning

Vid miitningarna anvande vi Rodamin B 200 som sparamne. Dess

egenskaper framgar av kapitel 3. Rodaminet doserades vid kontinuer-

Page 11: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Fluoremeter 220 Volts .-.- 110 V

elverkmed ~ trans forma to rer t----~L="'=;=...--1

=24V

( ll I I I ~

I )

Strypven- 1 til ~

Pump

i

Figur_2.1. Uppstdllningen av mdt­

u trust ni ngen.

t

6.

Uppmdrkt slang

Munstycke

B!ytyngd

Page 12: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

7.

ligt flode med hjalp av en trefas kolvdciseringspump typ Micor-Max.

Kapaciteten hos denna ar variabel och tycks dessutom for en viss

installning variera med koncentrationen hos sparamnet. Vid hoga

koncentrationer finns dessutorn risk fOr viss igen.sattning vid lang­

variga doseringar. Maximal kapacitet ligger pa ca 1, 6 ml/ s.

Sparamnet utspaddes till onskad doseringskoncentraion i ett 300-li­

ters doseringskarl.

3. RODAMIN B 200

3.1 Allmant

Rodarnin B 200 ar ett katjonfargamne bland phtaleinerna med formeln

C 28H 31 0 3N2Cl. Adsorptionsmaxirnum ligger i det gri:ina och

fluorescensmaximum i det roda vaglangdsomradet. Med fluorometer

kan rodamin spar as i koncentrationer ned till 1 o-11

3. 2 Temperaturberoende

Fluorescensen sjunker med hojd temperatur enligt foljande forrnel

nt F = Fo · e dar

F ~ aktuell fluorescens i enheter

F ~ motsvarande fluorescens i enheter vid viss referenstemperatur. 0 .

n ·~ en for rodamin karaktaristisk konstant, vilken, enl. ref. [3]

bestamts till -0, 027°c· 1 . Bilaga 3. 2.

3. 3 Inverkan av vattnets beskaffenhet

Storleken och variationen av eventuell bakgrundsfluorescens be­

stammer till sti:irre del valet av lampligt sparamne for ett vatten.

Tv& typer av bakgrund som ar a.v stor betydelse definiera.s som:

Page 13: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

8.

a) Verklig bakgrund orsakad av naturligt forekommande amnen rued

egenskaper liknande spariimnet.

b) Bakgrund som huvudsakligen orsakas av interferensfenomen hos

suspendent material. Vid miitningarna i iilven kunde ingen bak­

grundsfluorescens uppmiitas.

Fluorescensen hos rodamin har visat sig vara oberoende av pH­

viirden mellan 5 och 10. Utanfor detta omrade fas diiremot en

markant minskning. pB-viirdet i iilven iir ungefiir 6- 8 .

3.3.3 Salthalt

Rodaminets fluorescens paverkas inte av salthalter under 35 ° foo.

3. 3. 4 _:2.<!_s~r_plJ,o_E

Adsorption sker enligt

x = k . cl/b m

diir

x = miingden adsorberat sparamne

m = mangden adsorberande material

e = spariimneskoncentrationerna vid jiimvikt

k och b iir konstanter

Pa grund av den hoga grumligheten i GOta iilv och dess bifloden

kan adsorption av spariimnet befaras. Grumligheten ger smeller­

tid upphov till ljusspridning i fluorometern, vilket i viss utstriick­

ning uppviiger adsorptionen. Da adsorptionen ocksa ar svar att

kvantitativt bestiimma, forsummades adso:rptionens inverkan vid

tolkning av resultaten.

3. 4 Fotokemisk avklingning

Halveringstiden fOr rodamin iir 31 timmar i solsken och ungefar

5 ganger langre i mulet viidel'. Avgorande for den fotokemiska

paverkan iir viiderleken, djupet under vatten;y'tan, sarrrt vattnets

ljusgenomslapplighet.

Page 14: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

9.

I slutet av maj gjorde vi ett avklingningsforsok i Gi:ita iHv under

drygt en vecka. Resultatet framgll.r av bilaga. 3. 2 och visa.r att

avklingningen p g a den mycket hoga grumligheten iir obetydlig

trots att forsoket avser endast 1 meters djup.

4. TEORI

4.1 Lateral spridning_av kontinuerligt utsliipp

Betrakta en rak iilvstriicka med rektangul.iir sektion diir kontinuer­

ligt utsliipp sker i mitten av iilvfaran. Under f6rutsattning att bland­

ningszonerna inte har natt fram till alvkanterna kan spll.ramnets

koncentra.tionsfordelning uttryckas av foljande diffusionsekvation:

(1)

Dar c ar sparamneskoncentration och C: , c och C ar hlrbulenta X vy Z

diffnsionskoefficienter. Koordinaterna defineras av fig. 4.1 :

y,v

t Fig. 4.1 lx,u z,w

~

t, dt l\

~ '\

' ' \ ' . 8 ~

Vid stationara fOrhallanden ar ~~ = 0. Om man forsumrnar dif­

fusionen i :x:-led, vilken kan visas vara liten i jamforelse med

blandningen i. tviirled, fas

u oc = _o_ (t: _?c l + _o_ (£ ocl ox &y y oy oz z oz

(2)

Genom ett rnoment-integralforfarande varvid varje term multi­

pliceras med z2

och integreras over hela bredden fas om u,£y

och£ inte anses variera med z z 2 2

u . cNi = _o_ (c 6Ul ) + 2[ M ox oy y &y z

2 dar <r;: och

oO

.M=J c dz

-00

Page 15: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Integrering over hela djupet ger

1 d

d

J 0

-.2 wl u -­ox

d

dy ~ {-Jez .M dy

0

10.

(4)

Pa ett visst avstand x0

fran den kontinuerliga khllan kommer

sparamnet att fordelas likformigt over djupet och man kan fOr­

summa bade variationer i M ochOJ. med y. For x>x0

ar alltsa

M i princip konstantoch T 1 vaderar endast med x. Man kan nu

skriva

( 5)

dar C: och U ar medelvarden over djupet ave och u. Med

CJ;. 2 jM z ~if, den normaliserade variansen av :paramnets sido­

utbredni.ng erha1ls

( 6)

? Teorin visar alltsa att \:( varierar linjart med avstandet fran

kallan.

Losningen till (2) kan skrivas som

C- M 'if2;'.cr

e

2 z ---;;:r

X

u

om koncentrationen inte paverkas av hlvstranderna

Figur 4.2

(7)

(8)

Page 16: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

11.

OmS betecknar k1Ulstyrkan dv,s den miingd (mas sa) av fi:iroreningar

(i detta fall sparamnet) som slapps ut per tidsenhet, erhalles av

kontinuitetsskal

M · d · dx - S · d't' (9)

dar vattendjupet d antages konstant.

Vi har alltsa forutsatt att sparamnet ar val omblandat i vertikal­

led.

c mates i mas sa per volymsenhet.

Eftersoro dx " U · ct't" fas (9) till

( 1 0)

Koncentrationen C (djupmedelviirde) kan nu skrivas som funktion

av x och z, ty (8) och (10) infi)res i (7), vilket ger:

·e

2 z

(11)

Om nu utslappet sker i strandkanten i stallet for mitt i iilven,

kan vi anvanda superpositionsfOrfarande, ty grundekvationen (1)

ar linjar.

--;r- - ----T -- T ···7

M'o::2.M

z

X 7 . T )· 7 __ 7_7_/-,..

Fig. 4. 3 Spridning av sparamne i strandkanten

Page 17: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

12.

n£ fas

(12)

Spegling sker i iUvstranden, sa att I

M= 2M enl. 2

ovan

z

·: C(x• z) = 2 8

' ctuV4trCz (13) • e

x' u

Se vidare ref. [ 1 J

4. 2 Initialinblandning

Ovanstaende teori avser kinematiska punktutslapp utan dominerande

kallegenskaper. Verkliga utslapp, speciellt bifloden, far alltid en

dynamisk initialinblandning . For att teorin skall galla maste da

kall.an flyttas virtuel1t ett stycke uppstroms .

De parametrar som kan tankas paverka ett biflodes initialinbland­

ning ar foljande:

, forhallandet mellan vattenforingen i biflode

och huvudflode .

q v = r · r qbiflode · vbiflode

qalv · v alv motsvarande forhallande mellan

impulsflodena .

F=~=v==--'Ap d

p g

ett densimetriskt Froudes tal dar v = hastig­

heten i huvudflodet, Ap = rel. densitetsdiff.

d = vattendjup i huvudflode .

biflodets anloppsriktning relativt alven.

Pa grund av hastighetsfordelningen i en alv, med hogre hastig­

heter i mitten an langs stranderna, kommer den initiella inbland­

ningen att ha stor betydelse for den fortsatt spridningen. Ju stOrre

initiella inblandning desto snabbare blir den fortsatta inblandningen.

Page 18: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

13.

5. M.ATNINGAR VID NOLAN

5.1 Nolan allmii.nt

Som det mindre biflodet att studera valdes Nolil.n, vilken mynnar

i GOta ii.lv vid Nol.

An har ett nederborsomrade av 53 km2 och en reglerad medel­

vattenf6ring vid mynningen pa ca 0, 8 m 3fs. Vid Al~fors samman­

flyter ans tva storsta delfloden. Det ena och atminstone under torr­

perioder, storsta flodet ii.r hii.r reglerat vid en lit en kraftstaion

(max 325 kW, 20 m fallhojd) som endast kor dagtid. Det andra

flodet ii.r oregle:rat och har endast efter regnperioder namnviirt

node. vattenforingen ian ar harav mycket varierancte.

Vid Nol finns tva mindre forsar varav ett ca 500 m fran mynningen

anvii.ndes vid dosering av sparii.mnet.

Vattnet ii.r p g a kornmunala utslii.pp och industriutslii.pp mycket

grumligt.

I ans mynning ligger en smabatshamn och muddring skedde hii.r, strax

innan vi borjade matningarna, sa att ans vatten avlii.nkas en aning

nedstroms.

5. 2 GOta ii.lv vid Nolan

Geologiskt sett ii.r alven yngre i soder ani norr. Soder om Nolans

mynning har iHven breda oversvamningsplan med ett vattendjup

mindre an en meter. Des sa ar i regel rikligt bevii.xta med vass,

ibland anda ut till djupfaran, och utgor lugnvattenomraden med lag

vattenomsii.ttning.

Djupet i sjalva stromfaran uppmatte vi i en sektion till maximalt

19,5 m, men varierarrrormalt mellan 8 och 12 meter. Alven har

ett rakt lopp anda ned till Bohus. Bredden inklusive oversvamnings­

plan varierar mellan 200-320 m. Djupfarans bredd ii.r 140 - 240m.

5. 3 Matm etodik

For att uppna stationii.ra forhallanden vid mii.tningarna skul.le vi

enligt forutsii.ttningarna. a.nvanda. oss av kontinuerlig dosering och

efterstrii.va homogen inblandning av sparamnet i an vid mynningen.

Detta fordrar dels att flodena i an och alven ii.r konstanta, dels att

Page 19: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

14.

doseringen sker sa langt uppstri:ims eller pa sadant satt att ordentlig

inblandning i an erhsJls fore mynningen. Det senare vtllkoret kunde

vi uppfylla genom att dosera vid en fors ungefar 500 m fran myn­

ningen, Av ki:irjournaler fran maskinisten vid Alafors kraftstation

framgar att fli:idena under de aktuella mattiderna ar relativt kon­

stanta varfi:ir aven det fi:irra villkoret kan anses godtagbart upp­

fyllt.

Matningarna utfi:irdes i fasta sektioner med 800-1. 000 meters

mellanrum. De olika sektionernas utseende framgar av koncent­

rationsdiagrammen bilaga 5. 1 - 5. 7 och deras lagen framgar

av bilaga 5. 9.

Fi:ir avstandsbestamning i lateralled anvande vi en uppmarkt lina

som spandes mellan stranden och baten.

Bild 5. 1 Matning med lin a

Page 20: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

15.

5. 4 Utf6rda doseringar och matningar

Dosering I

--Datum 3. 5. 72

Vader o. vind Mulet hela dagen Nordlig vind

GOta alv 8 6°C . '

Temp. Nolan n, 3 °C

Dos. konc. 'l:50 --

Dos. mgd. 1, 6'7 ml/s

Vattenforing Fly gel Nolan Sparamne

3 0, 9 m fs

Vattenforing 225 m 3/s GOta alv

Kommentar till tabellen:

Temperaturen ar konstant hela dagen i alven, medan for Nolan

ar det angivna vardet ett medelvarde fOr dagen.

Vattenf6ringen i Nolan ar bestamd 6verslagsmassigt medelst

flygel.och noggrannare genom sparamnesmatning.

Alvens vattenforing ar ett dagsmedelvarde.

MATNINGAR:

Sektion 1

Mycket osakra varden erholls p g a stora svangningar hos roda­

minstril.ket. _o

Vid ett tillfalle gick koncentrationen upp till 5 · 10 v for att

ogonblicket efterat sjunka till noll. Utslag erholls ut till 40 meter

fran katalys brygga.

Page 21: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

16.

Sektion 2

Rodarninet lag i ett strak 50-120m fran en brygga vid vastra stranden

rned max. matutslag 13 pil. kansligaste matomradet, vilket motsvarar

konc. 5 · lo-10 . Matvardena ar stabila hela vagen, d v s man erholl

ingen fluktuation som i sektion 1. Det maximala utslaget ar dock alltfor

litet for att vara godtagbart, da matutslaget bor vara minst 20 for att

utvarderingen skall vara riktigt tillfi:irlitlig, ( se aven sid 5).

Sektion 3

Da matningen i sektion 2 var klar borjade vi mata direkt i den 3:e sek­

tionen. Nil.gra matutslag fick vi dock inte, varfor vi vantade en timme

da vi antog att stationara forhallanden inte uppnatts. MeHan sektion 2

och 3 finns namligen en liten "vik" som kan avlanka Nolil.ns vatten innan

det nar fram till sektionen. Da matningarna aterupptogs fick vi matut­

slag som var lite mindre an de som upptratt i sektion 2. 40 meter ut

gick det att mata och maximala vardet var ca 4, 5 pa 30X-skalan, mot--10

svarande konc. ca 3 · 10 .

Sektion 2 b

En sektion mellan 2 och 3 mattes fOr att se om sparamne ackumulerats

i den langgrunda viken. Varden erholls till 50 m ut fran stranden; max­

utslaget var 6; vattendjupet i viken endast 0, 5- 1, 0 meter. Jamfor re­

sultatet for sektion 2 dar inga matutslag hade erhallits for det grunda

omradet ut till ca 50 m fran strand en. 1 1/2 timma senare erhalls dock

utslag i sekt. 2 b som ligger nedstroms sekt. 2. Man kan alltsa anta

att den grunda viken "fyllts upp" under tiden matningarna har pagatt och

att derma skett enligt figur 5. 1.

Page 22: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

SekL l

Got a aLv

17.

~

>(I

X!~=::J 2.0m {

Katalys brygga

X" Rodamlnstd~ket

Figur 5.1 lnitial\nblandningen Got a alv, dos. I .

Praktiska resultat av doseringen

Erfarenheten av doseringen var att koncentrationen hos den kont. do·­

seringen m£ste okas och att doseringen bor inledas p£ kvallen fore

sjalva matdagen. Det senare for att stationara forhallanden skulle kunna

uppnas. Matutrustningen fungerade oklanderligt men det ar n!igot tids­

odande att mat a djupproriler.

I ovrigt gav matningen inte tillrackligt for att inblandningsfi:irloppet skulle

kunna be do mas annat an i initialskedet.

Dosering II

Datum 6.5-7.5

Vader o. vind Soligt, svag vind -Dos. konc. 1:20

-=- ' -ml/s Dos.mgd. 1, 67

VattenfOring F'lygel ca 50 1/s Nol!in Sp!iranme ej matt

Page 23: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

18.

Kornmentar:

Doseringen skedde over natten, matningen var tankt att utforas den 7. 5.

Praktiska resultat av doseringen

6.5-9.5

Som framgar av ovan var vattenforingen i Nolan mycket lag. Pa son­

dagsmorgonen var Nolan intensivt rod och risk fanns att smabatarna i

hamnen skulle rodfargas. Doseringen avbrots darfor och matningarna in­

stiilldes for dagen.

Att vattenforingen var sa lang berodde pa att inget regn hade fallit pa en

tid och att kraftverket i Alafors var avstangt over helgen. Nasta dosering

maste alltsa ske pa en vardag, da kraftverket ar i drift.

Det rodfiirgade vattnet vackte uppmarksamhet i Nol och klagomal inkom

till halsovardsniimnden pa orten.

Vi inforde en annons i GP som var menat att upplysa allmanheten om

sparamnesmatningarna i Nolan och GOt a iilv. Dessutom be slOt vi att

fore varje dosering rapportera detta till halsovardsnamnden.

16.5

Lag vattenforing i Nolil.n anda till kl. 10. oo pa f. m., da vattnet fran

Alafors kraftverk kommit ner till doseringssta1let. Vid forfragan hos

maskinisten pa kraftverket framkom att vattnet paslappts kl. 07. 00 pa

morgonen, alltsa en flyttid pa ca 3 timmer ner till doseringsstallet.

Vidare kom vi overei:ts med maskinisten om att han nasta dag skulle

kora igang kraftverket for fullt redan kl. 06. 00, sa att doseringen skulle

ku.1ma paborjas vid niotiden. Det daliga resultatet av fi:iregaende dosering

Hirde oss att dosering over natten ar olampligt vid tillfallen da natt­

flodet i an p g a reglering iir litet.

Doser in~

Datum 117 5 l Vader o. vind Soligt, nordlig vind.

Temp. GOta alv + 11,0 °C Nolan +11,0°C I

!--· . Dos.konc. 1:20

Dos.mgd. ··-

1, 55 ml/s _ .. ____ ... - !----'-· ) Vattenforing Flygel 0,2m'6s t Nolan Sparamne 1,23 m /s

316.- 507m3 /s --~--·-

Vattenforing GOta alv

Page 24: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

10 v.

Kommentar:

Doseringen p£borjades kl. 08.40.

MATNINGAR:

Denna matning gav ungefiir samma resultat som vid dosering I, d v s

osakra varden vid sektion 1 och lang tid for utfyllning av den grunda

viken nedstroms sektion 2. Vattenomsattningen har ar mycket langsam

varfor inblandningen ar dalig och spridningen nedstroms gar sakta.

Detta gjorde att vi endast fick laga matutslag vid sektion 3 och inga alls

vid sektion 4. Genom haveri pa elverket forhindrades vi fran att studera

hur lang tid det behovdes for sparamnet att flyta liingre nedstroms.

Praktiska resultat av doseringen

Fortfarande var, som namnts ovan, koncentrationsnivaerna vallaga,

varfor en fOrdubbling av dos. kane. ansags lamplig. Dosering over

natten var ocksa ett nodvandigt villkor for att uppna nagot sa niir statio­

nara forhallanden vid sjalva miitningen. For att nattdosering skulle kunna

ske maste vi invanta hogvatten i Nolan, regn i 3 - 4 dagar skulle vara

onskvart. Ett tredje villkor for att kunna gora matningen lite utforligare

var att vattenforingen i illven var nagot mindre an vid t ex dos. III.

Ett avklingningsprov iordningstalldes och testades pa f. m och e.m. ,

endast en lit en avklingning kunde upptackas, se bilaga 3. 2.

Dosering IV

Datum ' 23.5 kl. 20. 30 - 24. 5 f.

Vil.der o. vind Soli.gt pil. f. m., regn ' pa e.m. Sydlig vind

GOta alv 12, 2 ~c Temp Nolan 13,5 oc kl. 10.15,

13, 8 c kl. 21.50 -

Dos.konc. 1:10

Dos. mgd. 1, 67. ml/ s -~

1,3m".{s Vattenforing Fly gel Nolan Sparamne 1 '"0 vI , 1 m., s

--V attenforing ce bilag~5. 8

· GOta iilv

Page 25: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

20.

MATNINGAR:

Sektion ~. 150m nedstrbrns Noli'm (bilaga 5.1)

Matvii.rdena i sektionen ii.r, som vid de tidigare doseringarna,

fortfarande mycket instabila, men hoga li'mgt ut i alven. Inblandningen

ii.r dalig, men sektionen ii.r ju belagen endast 150 m nedstroms Nolan.

Utslag pa fluorornetern har registrerats ii.nda till 60 rn ut fran katalys

brygga. Vattnet ar annu sa rott att det gar att se med blotta ogat, se

bild 5. 2.

Bild 5. 2 Nolans mynning

Den relativt stora temperaturdifferensen (1, 5 °C) mellan an och ii.lven

gor att en viss inverkan av tii.thetsdifferensen kan skonjas, se vidare

kap. 5.6.

Sektion 2, 550 m fran Nolan (bilaga 5. 2)

Det grunda omradet verkar vara val uppfyllt, eftersom matutslagen

hii.r ii.r av samma storleksordning som i djuprii.nnan. Maximum vid

60 meters avstand fran stranden pa ca 3 m djup.

Page 26: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

21.

Inblandningen i vertikalled ner till 6 meters djup verkar vara ganska

bra anda ut till ca 120 m da.r fluorometern borjar ge instabila varden.

Variationerna i matutslag visar alltsa att inblandningen i vertikalled iir

samre har ute. Sparamnets diffusion i lateralled har gatt ganska fort

fran sektion 1. Lateralspridningen har 5kat fran 60 m ut till 100m ut

i djuprannan, se vi dare bilaga 5. 2.

Temperaturdifferenserna ar fullstandigt utjamnade.

Sektion 3, 1. 030 m fran Nolan (bilaga 5. 3)

Den laterala spridningen har 5kat fran 100m i foregaende sektion till

hela 160m. Matutslagen i denna selction foreter dock ett betydligt mer

osakert intryck. Vi fick stora variationer pa nastim alla avlasningar

fr o m 40 m ut fran bryggan.

Den vertikala omblandningen ar ungefar som i sektion 2: ganska bra ner

till 6 meters djup, men under detta djup kan inget sparamne upptackas.

From denna sektion borjar alven smalna av.

Sektion 4, 1, 880 m fran Nolan (bilaga 5. 4)

Denna sektion ar en fortrangning i alvfaran med mindre tvarsnittsarea

och vattenhastigheterna ar darmed hogre. Spridningen har har natt

precis tvars alven. Spridningen i verikalled ar mycket jamn ned till

6 meter.

Stabila varden erholls tvars hela alven med maximum pa 5 meters djup.

Pa 8 meters djup har sparii.mne upptii.ckts 100 meter ut, detta ar dock

det enda som hittats sa djupt.

Sektion 5, 2. 530 m fran Nolan

Koncentrationskurvan for sektion 5 har ett nagot underligt utseende, ty

2-metersnivan har ett maximum i mitten av djuprannan medan 4 och 6

meterskurvorna har sina max. vid den ostra stranden. Tydligt ar i

alla fall att sparamnet natt tvars alven, aven om det annu inte hunnit

fylla upp det grunda omradet pa den vii.stra stranden. En viss reflek­

tion fran derma sida har ocksa borjat gora sig gii.llande, ty kurvan har

ett betydligt flackare utseende an vid tidigare sektioner.

Page 27: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

22.

Sektion 6, 4. 530 m fran Nol&n (bilaga 5. 6)

Spariimneskoncentrationen iir hogst dar hastigheten iir hogst, vilket

iir ett bevis pa att stationiira fi:irhiillanden iinnu inte uppnatts.

Omblandningen i vertikalled iir bra ner till ca 8 - 9 m, men inte rik­

tigt fullstandig ner till botten.

Sektion 7, 6.180 m fran Nolan (bilaga 5. 7)

Diffusionen i vertikalled och lateralled ar hiir fullstiindig i djuprannan.

Oversviimningsplanet pa vastra sidan har dock inte hunnit "fyllas ut"

i likhet med sekt. 5 och 6. Detta tyder pa att den tid som at gar for att

uppna stationara ft\rh&llanden, s£ hiir langt nedstroms Nolan, ar myc­

ket lang.

Efter matningen i sektion 7 gick vi ner till GOteborgsgrenen (ca 8 km)

och gjorde ett forsok att miita in en sektion, nagra .matutslag fick vi

dock inte.

5. 5 Berakningar

For att jiimfora initialinblandningens effekt vid de olika doseringarna

anviinder vi parametrarna enligt kap 4. 2. Hiirvid kan man bortse fran

Froudestal F = •~v __ __ vv-; da uppmiitta densitetsdifferenser har varit forsumbara.

Eftersom anloppsriktningen

styrande variablerna att bli:

qbiflode qr = qalv

relativt alven iir konstant kommer de

och q V r r

Tabellen nedan anger dessa parametrars varden vid de olika dosering­

arna. Hiir har aven angetts det storsta avstand fran stranden vid

sektion 1 som rodamin kunnat sparas. Man ser tydligt impulsflodets

betydelse for utflodet i iilven.

Page 28: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Dos. I

Dos.n

Dos.m

Dos.N

Relativa impu(sfti:iden: 23.

I - -

NOLAN GOTAALV I I Vr I qr· vr oz. I v iq v qr q-v-1 m

" '" ut q3 mh m,% m/s qi!n/q;,:ly V•/_ m/s ~~ Vcav tran1

1,09

0,05

1,23

1,70

0,055 225 0,16 14,'6 ·10·3 34·10-1 1,63 -1Cf3 0,16 "40 I I

I

0,003? .350 0,25 -4 12 ·10-2 1, 7 ·106 0,00017 -20 1,4 ·10 )

0,062 400 0,29 3,1·10-3 21·10-1 )

6,5·10·4 0,065 +20

-

0,085 145 0,10 112·10-2 85·10-1 10-10-2 ,1,0 +60 . . I , ' '

Vid doseringarna erholls god initialinblandning endast vid den sista

medan vid de tre forsta vattnet endast strok langs de grunda stranderna

nedstroms Nolan.

5. 5. 2 Diffusionskonstanten f; ------------ -z-

5. 5. 2.1 Forutsattningar

For att berakna den laterala diffusionskonstanten E: forsokte vi till­z lampa den teori som beskrivits i kapitel 4. 1 .

Denna teori bygger pa fOljande fi:irutsattningar :

a) Inga densitetsdifferenser rader mellan de tva vatskefaserna.

b) Rak alv med rektangnliir sektion, konstant tvarsnittsarea.

c) Stat.ionara forh2Jlanden.

d) Punktutslapp utan dynamiska kallegenskaper .

Ar dessa forutsiittningar nppfyllda ?

a} Densitetsdifferenserna ar fi:irsumbara, se vidare kap. 5. 13. 1.

b) Endast delvis uppfyllt. Alven ar rak pa det studerade avsnittet,

Page 29: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

och sektione<J ski.ljer sig i.nte mycket fran en rektangular sektion.

Tvarsnittsa.rean daremot va.rierar markbart.

c) En viss kontroll av kontinui.tetsvillkoret fi!ts genom att jamfilra roda-

minfli:idet genom varje sektion.

A • t' t 00 ~ pprox1ma ·1v I as qsparamne

dar Qalv

Aiilv d rnedel

M

::: B.lvens vattenf6ring

~ a.lvens tvarsnittsarea.

" rnedeldiupet ¢9 •

= J cdz enl. kap.

-"""'

Resultatet framgar av neda.n:

roaarnin ~-h---~------··~--·-t-"'=-.;:..;c.;;:__ _____ _ l Doserad mgd 0, 167 "'sektion 1 --+""o, 180---------

" 2 0,130

" 3 0, 094 J " 4 Q, 097

M d rnedel

Av ta.bellen kan man anta fullstiindigt stationiira forh1l1landen inte

intri:i.tt, men att storleksordningen ar ungefar densamma, varfor en

berakning avS kan genomforas. z

d) Denna fOrutsattning ar ej uppfylld, men da varian sen, (I" 2, av

sparamneskoncentrationen okar r8.tlinjigt med avstandet fran

kallan oche ar ett mlht pa lutningen inverkar ej en dynamisk z -

effekt pa berakningen av ez. Daremot inverkar den pa beraknl.ngen

a.v spridningen i en viss punkt nedstroms. Hiirvid maste som tidigare

namnts kallan flyttas virtuellt och ett stycke uppstri:ims.

Page 30: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

5.5.2.2 Berakning ave z

Med hjalp av koncentr1ionsdiagrammen fOr dosering IV (bilaga

5. 1 - 5. 4} beraknas eli och M varur ez kunde beraknas enligt:

1 ~ € =- U-z 2 dx ekv. (6) i kap. 4.1

u fas fran kap. 5. 6. 2

(J'12 och M beraknas grafiskt enl. nedan:

c ~ Koncentration

z

Fig. 5.2

. 2 -Z. · C . · LI.Z.

1 Zl 1 i = 1

dar LI.Z = LI.Z = 1 2 "" q •• ,. = LI.Zi

n

och M =L C . LI.Z. Zl 1

i = 1 2

2 <Ti W = M

25.

Page 31: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

26.

" Den teoretiska modellen visar attif varierar linjart med avst:"mdet

x fran kallan.

Om if uppritas som funktion av x ~all alltsa teoretiskt en rat linje

erhallas. Denna linjes lutning ar ddx ; och ~z kan beraknas. Resul­

tatet framgar av figur 5. 3.

5000

2

1 X(m)

0

Nolan 1000 2000

Fig. 5.3

Vid sektion 4 har spridningen natt tvars alven och berakningen av

cr blir darfOr mycket mer komplicerad nedstroms denna sektion.

Vidare ar det tveksamt om stationara fQrhallanden har uppnatts vid

de tre sista sektionerna och darfOr har berakning av¢' inte utforts

for dessa.

Sektion 1-2

U = 0,5m/s; L\x = 400m

L\r:? = 2.880-1.160 = 1. 720

"" = !:. 0 5 . 1. 720 = o;.; z 2 ' 400

2 1, 07 m /s

Sektion 2 - 3

U = 0, 39 m/ s; L\x = 480 m

1r = 0,68m2/s z

Page 32: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

5.6

5. 6.1

27.

Sektion 3 - 4

Negativ diffusionskonstant!

En negativ diffusionskonstant ar ju en orimlighet, detta tyder narmast

pa att nagon eller nagra av de namnda forutsattningarna inte ar upp­

fyllda.

En forklaring till de stora avvikelserna kan vara · att alveus tvarsnitts­

area kraftigt forandras fran sektion till sektion. Vid okande sektions­

area divergerar flodet, vilket ger ett tillskott tillaZ och tvartom vi.d

minskande area. Denna effekt kan ocksii fi:irklara varfOr c? sjunker

fran sektion 3 till 4.

Ovrigt

I sektion 1 har markts en densitetsskillnad mellan ans vatten och

alveus. Denna skillnad beror pa att Nolan fi:ir det mesta varit nagra

grader varmare an Gota alv. Det varmare Nolavattnet har dil. lagt

sig mer a pa ytan, se figur 5.4.

0

Fig. 5. 4

50 100 (m)

!soli n jer: koncentra­

tion x1o8

-------------Temperaturen i alven var under matningen +12, 2 °C och i NoHin

+13, 5 - 13,8 °C. Differensen har snabbt utjamnat sig och i sektion

2 kunde ingen sadan effekt markas.

Slamhalten i Nolil.n kan ocksii ha gett en okning av tatheten relativt

alven.

Page 33: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

5,6.2

I anslutning till de kontinuerliga doseringarna gjorde vi ett f0r:3i:ik

att bestamma flythastigheterna mellan de olika sektionerna i aJven.

Besta.mni.ngen skedde genom en momentandosering av Rodamin i

fOrsta sektionen. Flythastigheten beror pa ett flertal faktorer, bl a

vattenforingen, vattenstil.ndet i havet och i viss man ocksil. vindfor­

hallandena. Detta framgar av tidigare uppmatningar.

Station

Gamla Lodo­se-Bohus varv 22 km

Uppskattad flyttid

22 h

8

33

13

Momentandosering

Flythastig­het

0, 28 m/s

0, 76

0, 19

0,47

11

11

"

Vst.havet j I

-0, 60 m 11

+0, 60 m 11

T .---· I

appnmg J

LEdet ~ 1 <i

700 mv;sl

550 " 1 200 11 1

I " 550 I I

Doseringen gjordes vid sektion 1 och 0, 75 1 koncentrerad Rodamin

spilldes i svallet efter propellern. En 10 m lang "strarig" lades ut,

pa ett avstand av ca 50 m fran Katalys brygga. Kraftig rodfargning

av vattnet, varvid koncentrationen bedomdes vara sii hog att matning

inte kunde ske i den andra sektionen. Risk fanns namligen att slang­

arna skulle bli "nedsmittade11• Sparamnesmolnet bedomdes alltsa

okulart i denna sektion. Molnet fOljdes sedan ned till de andra sek­

tionerna dar inma.tning skedde rned fluorometer.

Sparamnesmolnet har "deformerats" i Hingsled genom den longitu­

dinella dispersionen, se figur 5.5. Svarigheten att bestamma tyngd­

punkterna pa dessa kurvor ar uppenbara, darfor har valts att an-·

vanda maxpunkterna, vid berakning av flyttiderna.

Sektioner Avstand Flyttid Flythastig

1 - 2 400 13 min 30 sek 0, 50 m/s

2 - 3 480 20 min 30 sek 0,39 11

3 - 4 850 39 min 30 sek 0, 37 11

Alltsa storleksordning 0, 37 - 0, 50 m/s. Tappningen i Lilla Edet

ar ungefar densamma som under dosering IV, varfi:ir dessa flyt­

hastigheter har anvants vid berakning ave i kap. 5. 5. 2 z

Page 34: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

29.

Sektion 3

• lf!. "•lit. . " . " .

19.38 40 rnax 45 50 55 Ktockan

Konc ~109

·""'' Sektion 4

5 -~

'-... '··.,

i ·"-..,

1 ~

• • ~ " >< " ~

f >

20.18 20 max 25 30 35

Sektion 2 J Maximum framme kl.l9.21.30

FIGUR 5.5 Momentandoseri ng __ i Got a a tv

Page 35: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

30.

6. MATNINGAR VID SLUMPAN

e. 1 Slum pan_

Slumpan som mynnar i Gota alv vid Asbracka mellan Lilla Edet

och Trollhattan ar det storsta biflodet till alven. Dess kallfloden

ar Lerumsan och Visslaan, vilka sammanrinner vid Velanda.

SMHI:s matstation vid Velanda visar en medelvattenfOring av

2, 9 m/s (275 km2

, 4, 4 o/o sjoar).

Den sista forsen fOre mynningen i GDta alv finns vid Sjuntorp och

an ar har reglerad vid ett kraftverk. Detta kor endast dagtid

(06. 30 - 15.15) och da med en vattenforing av ca 4, 2m3 Js. Under

torrperioder gar endast en minimivattenforing pa ca 0, 2 m 3

/ s

fOrbi kraftverket under natt- och helgtid. Efter regnperioder kan

dock spillflOdena bli avsevart stOrre ( 2 m 3

/ s).

Bild 6. 1 Slumpan

Nedstroms Sjuntorp har an ett meandrande lapp med mycket lag

gradient varfor vattenforingen har ar starkt beroende av vatten­

standet i Got a al v.

Vattenkvaliteten ar p g a avloppsutslapp mycket dalig. Vattnet ar

starkt brunfargat.

Page 36: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

31.

6. 2 Gi:ita alv vid Slumpan

Mellan Trollhattan och Lilla Edet har Gi:ita alvdalen en mycket sar­

praglad morfologi med branta erosionsskadade strander, ravin­

bildningar och arr efter storrs och mindre skr·ed.

Bild 6. 2 Slumpans rnynning

Vid Lilla Edet ar alven uppdamd vid kraftverket dar, (maxkapacitet

500 m 3 Is) och regleringsa.mplituden ar bestamd till intervallet

+6, 25 till +7, 30 m.i:i.h. Da kraftverket i Trollhattan utnyttjas som

toppkraftverk med kraftigt varierande vattenfi:iring som fi:iljd, kern­

mer regleringfjamplituden dagligen att utnyttjas utan sti:irre regel­

bundenhet. (Se bilaga 6.13 och 6.14). Eftersom kra.ftverken i alven

samki:irs, efterstravas dock en avsankning under natten av maga­

sinet mellan Trollhattan och Lilla Edet, sa att vattenforingar sti:irre

an 500 m 3 Is kan magasineras utan spilltappning vid Lilla Edet.

Stora fli:iden vid Trollhattan medfi:ir alltsa en hojning av vatten­

standet, varfi:ir flythasti.gheterna i. 8Jven vid detta avsnitt ar tam­

ligen konstanta. En uppmiltning av hastighetsfordelningen vid

Slum pans mynning har gjorts, se bi.laga 6. 1.

Alven gar vid Slumpans mynning i tva relativt kraftiga kurvor men

har darefter ett 6 km langt rakt lapp ned till Lilla Edet. Bredden

varierar mellan 100 - 200m och djupet mellan 13 - 20m.

Page 37: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6.3

6.3.1

6.3.2

32.

Utfi:irda doseringar och miitningar i alven

Allmant

Att tillampa kontinuerlig dosering vid Slumpamiitningarna vi.sade sig

vara i det narmaste omojligt. Narmast mynningen belii,gna fors Jig­

ger ca 6 km uppstri:ims och p g a ans laga gradient blir flyttiden vid

dosertng har mycket lang. Dessutom har vattenstandsvariationerna

i alven inverkan pa flodet ganska langt upp i an. Vi observerade

uppatgaende strommar i an vid stigande vattenstand i alven, sa

langt upp som 3 km fran mynningen. Dessa faktorer tillsammans med

regleringen vid kraftverket i Sjuntorp gor att stationara forh:'lJlanden

iir mycket svara att uppna. I stiillet koncentrerade vi oss pa momen­

tandoseringar nara mynningen samt att forsoka uirona Utet om i\ns

vattenutbyte.

Sammanlagt matte vi pll. fyra doseringar, varav tre var doseringar

om 2 liter i Slumpans mynningsomrade och en var en dosering under

liingre tid ( ca 5 tim) vid kraftverket i Sjuntorp.

Matningarna utfordes pa foljancle satt:

I en uppmatt sektion korsacles alven med konstant hastighet. Var

tioncle eller femte sekund avlastes matutslaget pa fluorometern.

Hansyn till fordrojningen i slangarna togs genom att avliisningarna

fortsatte tillrackligt lange efter framkomsten till motsatt sida.

Sektionernas lagen framgar av gilaga 6. 15.

Doser_ing I (21. 6.1972)

Forsta closeringen utforde vi i Slumpan ca 250 m fran mynningen i

aktersvallet fran baten. Harvid uppnaddes knappast namnvard in­

blandning i djupled da djupet i an har iir maximalt 5 m. Doseringen

skedde kl. 10. 25, varefter molnet mycket l&ngsamt drev nedstroms.

Kl. 10.40 observerade vi att molnet vande och borjade tydligt for-·

flytta sig uppstroms. Uppatstrommen som visserligen var langsam

och av oss endast kunde observeras i ytan pagick till ca kL 13. 00.

Molnet, som nu forfl:y-ttat sig till uppskattningsvis :300 m fri!m myn­

ningen. drev di\ relativt snabbt ut i alven och kl. 13.35 naclde fran­

ten forsta matsektionen 250 m nedstroms mynningen. Av matningarna

har (bilaga 6. 2) ser man att molnet strommat fOrhallandevis langt

Page 38: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6. 3. 3

Bild 6. 3 Momentandosering i Slumpan

ut i alven. Vi fick matutslag t om pa vastra sidan. P g a den annu daliga

omblandningen var matutslagen hogst fluktuerande.

Matsektion 2 ligger 1. 200 m nedstrom8 Slumpan, mitt i den andra

skarpa kurvan. Man ser av diagrammen (bilaga 6. 3) att de hogsta

koncentrationerna nu ligger pa vastra sidan. Detta far anses bero pa

den fOrskjutning av hastighetsmaximum mot yttersvang som fas p g a

centrifugalkraften.

I omraden dar alven inte har ett approximativt rakt lopp fas en icke

fOrsumbar transversell hastighetskomponent. Dess inverkan pa sprid­

ningen kan, om den fOrsummas vid kalkylering, ge ett mycket fOr start

( eller fOr litet) varde pa diffusionskonstanten.

En tredje matsektion var belagen efter kurvan 2, 2 km nedstroms

Slum pan. (Bilaga 6. 4). Har fick vi utslag over hela alvbredden med

maxkoncentration i mitten. Omblandningen i djupled tycks vara god.

I alla tre sektionerna ser man en fOrskjutning i tiden sa att koncentra­

tionsmaximum forst ligger langre ut i alvfaran, dar hastigheten ar

hogre och darefter flyttas in mot stranderna, dar rester av sparamnet

kan finnas kvar lang tid efter att huvuddelen av molnet passerat.

Dosering 2 (22. 6.1972)

Denna dosering utfordes kl. 09.35 pa samma plats och pa samma satt

som foregaende. Molnet drev langsamt nedstroms och nadde mynningen

Page 39: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6.3.4

6.3.5

34.

kl. 10. 40. Spridningsbilden i mynningen framgar av fig. 6.1. Av

figuren ser man att. molnet inte strommar ut i alvfaran utan mest

stryker langs stranden. Detta framgar ocksa av matdiagrammen

for sektion 1 (bilaga 6. 5 - 6. 6). Rodaminrester finns kvar langs

stranderna vid matsektionen sa lil.ng tid som fern timmar efter ut­

stromningen. T o m i an fanns rodamin kvar.

Matutslagen vid sektion 2 var hela tiden mycket Iaga och koncentrerade

till 6 stra strand en ( bilaga 6. 8).

Vid sektion 3 fick vi annu 4 timrnar efter utstromningen inga matbara

koncentrationer.

Dosering 3 (27. 6.1972)

Dosering (2 liter) skedde kl. 16.40 alldeles vid mynningen. Molnet

drev snabbt uti alven och nadde sektion 1 kl. 16. 55. Spridningsbilden

i nvnningen frarngar av fig. 6. 2.

Forsta rnatningen gjordes i sektion 2 kl. 17.27. Av resultatet (bilaga

6. 8 - 6.11) kan man ant a att uti16det denna gang varit storre an vid

dosering 2 men mindre an vid dosering 1 eftersom koncentrations­

kurvorna nu ligger langre ut i alven an vid dosering 1. Hastighets­

fOrdelningens inverkan framgar tydligt av tidsforskjutningen.

Vid sektion 3 tycks molnet nagot forskjutet at vastra sidan.

Sista matningen pa molnet gjorde vi i en sektion 4, 6 km nedstroms

Slumpan. Omblandningen i djupled var har relativt god, utom i de

djupaste partierna . .Aven i tvarled verkade omblandningen god. P g a

bensinbrist kunde vi dock ej observera spridningen tillrackligt lange.

Dosering 4

Kontinuerlig dosering i Slumpan vid Sjurrtorp den 27.6 kl. 10.00 - 15. 00.

Doseringskoncentration: 1, 0 · 10-l

Doserad mangd: 1, 67 ml/s

Vattenforing: ca 5 m 3 j s

Som tidigare namnts rinner vattnet mycket langsamt i an. Dock ar de

forsta tva kilometrarna efter kraftverket rakare och mer snabbflytande

an de resterande ner till mynningen. Inverkan av vattenstandsvaria­

tionerna ar dessutom mindre har.

Page 40: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Figur 6.1

,-,

Spridningsbilden i 35.

~nningen .Dos.U.

Kl.1 0.45 - )KI.10.55 .... ---...... __ c- ....

~--------,,-_- -~ ) - .,:- __ ,. -.. ...::~

/

K!. 11.10

1.. '-'

}

I

\ ' I _.,.

A I I

I ,....-KL11.17

0

· Fyr 4

"KL 11.05 '\

50 100m ;....J

Page 41: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6.4

6.4.1

36.

Sammanlagda flyttiden till mynningen ( 6 km) blev drygt tva dygn. Under

denna tid gjorde vi upprepade matningar i an for att bestamma fOrflytt­

ning och utspadning av molnet.

I samband med doseringen matte vi koncentrationen i an en bit nedstroms

fOr att uppskatta flodet. Detta gav resultatet 7, 5 m 3 j s (jamfor ovan

5m3 /s).

Under molnets fOrflyttning nedstroms noterades hela tiden minskad max­koncentration och fOrlangning av molnet.

Vid vissa tillfallen observerade vi uppatstromning i an. I mynningen

kunde man latt skilja pa alvvatten och avatten, varfor alvvattnets in­

trangning kunde noteras. Ett exempel pa detta visas i fig. 6.~, da.r

vid ett tillfillle illvvatten trangt in (atminstone i ytan) 250 - 300 m. Efter

denna intrangning oscillerade vattnet ut och in med minskad amplitud.

Utstromning i alven

Allmant

Jamfors rodaminmolnets rorelser i a.n och alvvattnets intrangning med

vattenstandsvariationerna enligt pegeldiagram vid Lilla Edet (bilaga

6.13, 6.14) kan manse att foriindringarna har ar av ungefar samma fre­

kvens men med en tidsfOrskjutning pa 30 - 60 mm. Amplituden ar emel­

lertid mindre och utjamnad.

Man kan anta att ju storre och snabbare en avsankning ar desto snabbare

blir utstri:imningen. Om man relaterar utstromningen vid momentando­

seringarna till motsvarande vattenstandsva,riationer far man fOljande re­

sultat:

Vid doseringen den 21. 6 och 27. 6 var utstromningen god. Av diagram­

men ser man en samtidig snabb avsiinkning av magasinet. Vid dosering

den 22. 6 var utstri:imningen dalig, vilket kan f6rklaras med att vattenstan­

det i magasinet da var relativt konstant. Detta var ocksa fallet den

29. 6 da det "kontinuerliga" molnet nadde mynningen, varfi:ir Slumpa­

vattnet strok liings alvstranden. (Fig. 6. 3). Utslag pa fluorometern

erholls da vid sektion 1 till ca 60 m ut. 250 m liingre nedstr6ms i iilven

var utbredningen endast 15 m fran stranden. Detta studerades under en

tid av ca 2 1/2 timmar varunder ingen namnviird f6randring observera­

des. Vid sektion 2 kunde under denna tid inget spariimne aterfinnas.

J\/Iojligen gick inblandningen sa langsamt att spariimnet inte hann sa

langt ner under denna tid.

Page 42: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

37. 0

FfGUR 6.2, VATTENUTBYTET I SLUMPANS MYNN lNG

DEN 28.6 KL. 18.10-18.25

• Slumpan

\

= Alvvattnets maxi-

mala i ntrangning

kl.18.10

-- ___ .. - I ntrang ni ng kl. 1S.25 -

0 10 20 30 40 50 meter

\

"' "" "" \

Gota Alv

\ \ \

/

\

( / \

I

(,..., )

t

Page 43: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Mi:itning pa kontinuerlig

dosering . 29.6

o. 50 100m

\

I

I

I

I I

I

I

{

I

:o £: c:

- 0 (]) c: Cl ·­.....,_

I

I

I {

38.

r Gota i:i!v

Page 44: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6.4.2

39.

!.~p~l~fi_?~~-

For att jamfora forhttllandena vid de olika doseringarna kan vi anvanda

oss av samma metod som vid Noli1matningarna, dvs forhallandet mellan

impulsflodena for iilven och an. Vid Slumpan ar f6rhallandet dock be­

tydligt mer komplicerade. Har kommer namligen de snabba vatten­

standsvaria.tionerna in i bilden. Att teoretiskt berakna inverl;:a.n av

dessa. fordrar kiinnedom om hur an toms och fylls vid en siinkning

resp, hojning av va.ttenstandet i alven. Mekanismen i samband med

detta. kriiver dock at mer ingaende studium an vad exa.mensa.rbete med­

ger och darfor har vi nojt oss med en oversikt av de olika inblandnings­

forlopp som kan tiinkas forekomma vid Slumpan.

De parameterar som styr inblandningsforloppet ar foljande:

{'stort basflode i an

Litet ba.sflode i an

{Stort flode i alven

Litet flode i alven

{

Sj.unka.nde vattenstand i iilven

Konstant " " "

Sticande " " " b

Allmant galler, som tidiga.re namnts, att utstromningen iir snabbast

och initialinblandningen darmed effektivast nar impulsflodet

q . v = r r

qo • Vo a a ar storst.

Fli:idet i an vid mynningen ar samrnansatt av ett basflode qb och ett

fli.ide som uppkommer p g a vattenstandsvariationerna i iHven. Det

senare flodet kan vid vis sa kombina.tioner av ovanstaende parametrar

vara motriktat och storre an basflodet, vilket medfor uppstromsriktat

flode i mynningsomradet, se figur 6. 3.

Page 45: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

40.

Kombination av ovanstaende parametrar ger:

a) Vid givet basflode i an giiJler vid konstant vattenstand i iilven att

relativa impulsflodet okar vid minskat flode i iilven och tvartom.

b) Vid givet basflode och givet flode i i:ilven okar relativa impulsflodet

vid sjunkande vattenstand och minskar och kan t o m bli negativt

vid stigande vattenstand.

c) Givet flo de och konstant vattensti'md i alven ger okat relativt impuls­

flode vid okat basflode

Den effektivaste initialblandningen fas alltsa vid samtidigt start bas­

flode och lag vattenforing i alven samt sjunkande vattenstand.

Vilken av parametrarna basflode, alvflode, och vattenstandsvariation

sam ar starkast ar svart att bedoma. Av tidigare namnda observationer

framgar dock att en snabbt stigande vattenyta ger storre inatriktat flode

an basflodet under dagtid.

Eftersom basflodet i an minskar avsevart under natterna, da kraft­

verket stangs av, kan man vanta sig forsamrad utstromning na.ttetid;

Som tidigare n;tmnts efterstravas dock en avsi:inkning av maga.sinet

mellan Trollhattan och Lilla Edet nattetid, vilket i viss man skulle

kunna uppvi:iga detta.

Vid tillfi:illen med lag vattenutstromning kan man anta att avatten acku­

rnuleras i mynningsomriidet for a.tt sedan hastigt stromma ut vid en

snabb avsiinkning av alvvattenstandet. Inblandningen av avattnet blir

darvid snabb, men koncentrationen av t ez en forening i avattnet blir

hogre an vid motsvarande kontinuerligt utflode.

Page 46: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

41.

7. SAMMANF A TTN1NG

Av avg6rande betydelse fi)r inblandningen av bifloden i G6ta iilv ar tyd­

ligen rel.ativa impul.sfl6det qo ' Vo _ a a

qr qalv·V iilv

Det har konstaterats att vid lligt impulsfl6de bifl6dets vatten kommer

att flyta langs alvstranderna och endast mycket llingsamt inblandas i

huvudfl6det. Vid h6gre impulsflode fas en battre initiell. inblandning

och diirmed en snabbare fortsatt spridning. Detta har noterats vid

matningarna bAde vid Nolan och Slumpan.

Den effektivaste inblandning av Nolll.vattnet erhalls vid samtidigt lagt

flode i iilven och Mgt flode i ant ex efter en regnperiod.

Vid Slumpan beror utflodet till stor del pa vattenstandsforandringarna

i alven. Vid sjunkande vattenstand fas basta utfl6det medan vid sti­

gande vattenstand lag inblandning eller t om instriimning erhalls.

Detta innebar uppstackning av t ex avloppsutslapp i an under vissa

perioder sa att dess koncentration i alven vid en efterf6ljande ut­

str6mning blir hogre jamfiirt med kontinuerlig utstromning. Ett even­

tuellt avloppsutslapp biir alltsa hellre placeras direkt i alven an i an.

En allman jamfOrelse av blandnings- och spridningsforhallandena vid

Slumpan och Nolan ger att inblandningen gar snabbare vid Slumpan

an vid Nolan. Detta har som framsta orsaker fOljande.

1) Slumpan ar betydligt st6rre an Nolan, vilket betyder stiirre relativt

impulsflode och darmed battre initiell inblandning.

2) 1\Jvloppet iir vid Nolan relativt rakt medan det vid Slumpans mynning

gar i tva kraftiga krokar. Det senare ger, som tidigare namnts, ett

betydande tillskott till spridningen genom de laterala hastighetskom­

ponenter som harvid uppkommer.

3) Flythastigheten i alven ar i allmanhet hogre vid Slumpan an vid

Nolan och dessutom saknas har de stora lugnvattenomraden som finns

vid Nolan.

Sarskilt vid mil.tningarna vid Nolan framkom att uppniJ.ende av full­

standigt stationara forhrulanden ar i det narmaste omojligt eller tar

mycket lang tid i ansprak. Detta beror bl a pa rela.tivt snabba varia­

tioner i flodet och att vattenutbytet i grundvattenomradena ar la.ngsam.

Stationara fOrhallanden hinner darfi.\r inte uppnas fOrran nasta andring

i vattenforingen intraffar·.

Page 47: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

REFERENSER

[ 1]. Cederwall K: "GOta alv. En hydrologisk analys av transport och

blandningsprocesser". CTH, Vattenbyggnad,

Medd. nr. 63 1971

[2] Holley et al. : "Some aspects of analyzing transverse diffusion in

rivers". Journal of Hydraulic Research 10, 1972 No 1.

[ 3] Feuerstein et al. : "Fluor scent tracers for dispersion measure­

ments". Trans. ASCEvol. 89, NoSA4, 1963.

[ 4] SMHl: "PM angaende Turners fluorometer".

[ 5] G K Turner Associates: "Operating and service manual Model III

Fluorometer".

Page 48: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sam band mellan ftuorescens och Rhodami n~

koncentration vid genomstromning.

Fluorescensintensitet,

mi:itutslag

100

50

10

5

1 10·10

I

/ I I I

I I

I I

I I I I

[/ I I I I I

R l t ange se ec or:

30X 10X 3X I I I

I 7 I I 1/ 7

I I I I I

I l 1/ I I

I 7 I

I I I

Bilaga 2.1

lfx

I I

I II

I

-

Rhodaminkonc.

Page 49: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Effekt av temperaturen p& ~hodamin B

1.5

1,3

12

1,1

1.0

0,9

Fluorescensen vari erar enligt: nt F=F.·e k

d.. 0 027 oc-1 ar n"' - ,

N orma tsera d f l uorescens F/F. k

~ ....

~ ~ ~ ~

~'--,. .

~ !'-.... ~ ~ ~ ~

'

7 10 15

Bilaga 3.1

.

~ '-X,

"" "' ~ --

i 20 Temp.

Kall breri ngstemperatur

Page 50: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Avklinani ngprov i Got a dlv. Bilaga 3.2

1 meters djup

2,0

1'7.5 18.5 24.5 25.5

Solig dag Mulet de flesta dagarna

Page 51: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Bilaga 5.1

Sektion1 I 150m nedstroms Nolan. Dosering nr, 24.5-72

1,0

· Konc.x108

t II tl I \ I I I \ I I I I

/ I

* l\ I . . I

; \

J I I , I

. Of ... i i I I i \ ·

0 /, li · I ' I I ,\ ...... \

\ ...0., 1

i / i \ i \

'- _. i I

'n---· _I \ \

..,. \ \ I I

~r- -·· ··-·- 1 m:s djup

x-··· ·-· ·-···--

0

2 .. tl ~ .. u ..

4 -,, .. . .. . 6 .. 11- ... ,, ..

Ftaggan anger aU kon­

centrationen varierar

mellan dessa varden.

Avstand fran ostra stranden

,.......--,-----,.--·--,, -2-.-10_0. ----.---.--30·6·--,( ~)

Page 52: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Se!dion 2, 550 m. 24.5.

~~-' ' '"-<> I \~. x-

i ' \ A, ,_ I ~\ I

2,0 I ., / -i . )( i \ I b

)

~

\ i'()-\

\ <>-\

\ \ \ \ \ \

Bilaga 52

~ . ---·-· - 1 m:s djup

--··-------·······------ 2

)(------ 4

()-··- ---- 6

0 20 40 60 so 100 120 140 160 180 200 300 (m)

p---r---r-----.-

5

t Dj up (m)

Page 53: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

2,

1,5

1,0

. 0,5

5

10

1

Konc. ~109

/1

. I

l I

>: I

. I I

I

' I I

'\.,

'1 '

\ \

\;.<-

\

)c

\ '

\ '

\ (>-

\ '

\

\ \ \ \ \ >\

\ \ I

\ \ \

Sektion 3,1030 m. 24.5 . Bi!aga 5.3

I

I I \ I -,

2 m:s djup

)\----- 4

(}-·-·--·- 6

l -

\ I I I I I

"'\ I--\ I . I \ ' . I \·

I \ \ \ I I I \ \ \

20 40 60 80 1 0 120 140 160 1\30

Djup (m)

(m)

2 0 220 240 :>

Page 54: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

2,0

1,5

1,0

0,5

Konc. xJo9 Sektion 4 , 1880 m. 24.5 .Bilaga 5.4

X-· ------ - --·

2 m:s djup

4

o---- . -·-·- . - - 6

-'-----.-------,---.,..--.------¥--.---,-----·-; ...... ·,.--..----........--------

5 .

10

15

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 (m)

Djup (m)

Page 55: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 5. 2530 m. 24.5.

1.5

' \ ' '\, 1,0

\ "'>< \ I \ x

0,5

1

Djup (m)

• •

Bi!aga 5.5

2 m:s djup

x----- 4

c-· -·-·- 6

·---· --------

Page 56: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 6, 4530 m. 24.5. Bilaga 5.6

Konc. ,.,109

1,0

0,5

I 1 I I I I I I 1 I I I I

.................... 2 m:s djup

X------ 4

o--·-·--·· 6

(m) "'--·--r·---·-t··---T·--··· ········T- ·---.,-... ·-··--r·---;------....-----.- --+- .,---r---.---i>-

-20 0 100 200

5

10

1~ Djup (m)

Page 57: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 7, 6180m . 24.5.

0,5 ' ;j

1!,· 'l

Djup (m)

Bilaga 5.7

2 m:s djup

x----- 4

0'-·-·-·- 6

(m)

Page 58: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

0 ri Cl 01 ~ 0 co

--.....,.. § , -,-L, __ . ' ' ' I ' I

' ' ! ' i ' \ I I

Page 59: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektlonernas loge

nedstro ms Nolan

Dosebacka

Skala 1:.25000

0 50 100m

Bi !ago 5.9 1

Nol l ' \

3 \,,

Nodinge

Page 60: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

o,

5-

10-

15 -i

~

o 50 100 150 200 Avst~md fran l _[____..J.. __ L..._J__ ~ ost ra st randen

~-0,2 0,4 0,6 0,81,01,2 Hastighet m;s

\ \ I \ \ I I -1

Sektion 1. Hastighetsfordelning den 29.6 . kL 15.40-17.00

Bilaga 6:1

(m)

. \

\ \ !' )_

/ j.

/·~~~ .~ ( - Slumpan

/" '"'-

" ;""

(( I 0 5CC:m I ~~-~

/ j ~

i \ "'

\1\ ~

\\ ' ~:'i\

~\..-0,'\., "\;..-',.;\ '\-':.11\ \v,"-

\ \ ·. \ ' . ' •. \ . \,_

Page 61: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Bilaga 6.2 Sektion 1, 240m nedstroms Slumpan. Dos.l , 21.6 ~72

15

10

2

5

0 40

Utst romni ng k\.13.30

Matobservation 1 kl.13.40

_,_ 2· .. ·13.47

_,_ 3"""13.52

. 1

·120 14

Avstand

fran astra

tranden (m)

o~~==-=~~-~~~-~~~=-~==--==--==~--~~==~~~~

5

10

15

20. 'if 0 jup (m)

Page 62: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 2 1 1200 m . 21.6

5

5

10

15

2

u kl. 13.30

M1 .,. 14.20

M2 .... 15.02

M3 .... 15.10

M4 - ... 15.20

M5 - ... 15.25

>=·~=-=··-· =---='· ·=--·~--*=---~~=--·=,.-=-~~ ~.

Fyr

Djup (m)

Bilaga 6.3

(m)

140 ~__i:WJJ-­~- ~~-

/ Vass

/

Page 63: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

· Sektion 3 , 2200 m . 21.6 Bilaga 6.4

u kl.13.30

M1 16.04

M2 16.08

M3 16.12

M4 16.20

(m)

0 1,0 Konc.x109

5 Fyr

10

15

~ / 20 · ~ Djupprofil kl. 16.33 Djup(m)

Page 64: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

· Sektion 1, 240m nedstroms Slum pan. Dos.II 1 22.6-72 Bilaga 6.5

10

5

5

10

15 -

20i ~ Djup (m)

u kl.1 0.40

M 1 11.35

M2 11.3 8

M 3 11.51

M4 11.55

M5 12.01

(Ill)

120 140 I -.-;.·

Fyr

Page 65: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 1 , 240m . 22.6 Bilaga 6.6

u kL 10 . .40

M6 12.16

M7 12.27

M8 13.23

Kane. •109 M9 14.17

M10 15.44

10

5 _y\

9

10 (m)

--~~~--~~......------,--·---·------1~

20 40 60 80 o~~-~· --· --· -- --5.: Fyr

1

1

~ DiuP (m) . . '

Page 66: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 2 , 1200 m . 22.6 Bilaga 6.7

3

2

1 _£_

5 Fyr

10-

15~ 20

D jup (m)

u kl. 10.40

M1 12.36

M 2 12.58

M 3 13.40

(m)

Vass

Page 67: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 2 , 1200 m . 27.6 Dos. ill

Kane. ><109

10

5

5

10

15

20

---- --~---·

Fyr

Djup (m)

Bi laga 6.8

u kl. 16,40

M1 17.27

M2 17.30

M3 17.33

M4 17.36

MS 17.42

M6 17.45

Vass

Page 68: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 3. 2200 m . 27.6

Kane. x109

4

3

2

1

0 20

u M1

M2

M3

M4

M5

Bilaga 6.9

kl. 16.40

18.11

18.14

18.17

18.25

18.30

(m)

o~~~~--==-=-~~~~~-=-~-==~--~~=----

5

10

15

20

Fyr

~ Djup (m)

Page 69: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 4 , 3300 m . 2 7. 6 Bi tag a 6.10

Konc. ,.109

3

2

1

5

10

15-

20i .Djup (m)

u kl. 16.40

Ml 19.08

M2 19.18

M 3 19.30

(m)

Fyr

Page 70: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sekti on 5, 4600 m . 27.6 Bilaga 6.11

5

4

3

2

1

5

10

20

Djup (m)

u kl. 16.40

M1 19.59

M 2 20.05

M 3 20.24

Djupprofil k\.20.15

Page 71: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektion 1 , 240m . Kontinuerlig dosering ,29.6 ·72 .Bitaga 6.12

Matobservation 1 kl. 10.45

Konc.><109 " 2 11.01 ,, 3 11.40 2,0 II 4 12.20

1,5

1,0

0,5

(m) 0+---+--2-.-0-----.-liJ-.---r-'--6_,_0_.___,f---8...,...0-r-1(...,..)o-.-' --.----.-r-.---.-·~·

o~~~-=~-=~:~~~~-=-~~~.~~~~=~~~=*=~:7

5 Fvr "

10

15

' 20

Djup(m)

Page 72: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

' ~' '

.;

' i

.. I

f--·

,. !

.L

I

~ ~·~ r I :.,.!

'~! : l

Page 73: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

lr ;

·":: .·

: ; " : ~ . .~. ": ' . : : : " i•: :0.

"-· -'· ; .• : . : c:: :;:" _: H ' c : L:: i :~.:c~ l-:7__:£ :. < "•.• ::· " " ; : :.:. " : ·'·:·• :c;_,; tj:j" : '··· 1 ~C!=.i ; , ; :. , , : :. :. :::: ;::irif·:; ; ''" •••r•:.-.••·-···1''.''·': •.. ·~

CJ: , •l · ',,:: r-;'i ... : i i.£ · :.c · ' '!+ . ,:::;: -~ , : .· · , : T• ~L· : : : .. I·I· ' ' ! ,; ' . :. < ' ' ' ' .... : '

Page 74: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

Sektionernas loge nedstroms Slumpan Bi laga 6.15

0 Slumpan

Skala 1:25.000

Hjartum 0 50 100m

Tosslanda

Page 75: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

42. C:ederwall, I<. : llydraulic of .marine waste

(Doktorsayhar.tdling)..

UW7.

dispiJsaJ, 19 68.

43. Orierrter:lng~kl.:lrs inatu!'ri:tiljelvard. 19H9.

44. C:ede>rwa:U,· K···.·Q.chHarrsen, Dilutinn.ar1d

Reside.nce Tiin<O Dist!'ib\ltion in RE)ceiying \Vaters, 19GS. ','__ - -- -_ -

45.. Geder;v,rq.U, K.. oc):r,Sjoberg,. A.: Kylvattenu~Slapp fraJ1 va.r'.rrtei(taft~ 1969..

46. Milj()kunskap. V. 1970.

47. K Cederwall: Instability ofSurface.,Watet'Waves. 19'70.

48. C!'!derwall, K.: The Oslo Fjord. A model for circulation and diffusion

of discharged sewage. 1970.

49. Sjoberg, A.: Djuputslapp battre i fjordar? 1910;

50. Sjoberg, A. och Carstens, T: Trapping of outfal1 constituents behind

sills, 1970.

5t, .. Rodesjo, B., Rohdi.n, L. oeh Ringqvist, S Stromkorsmat!lingar i

l3yfjorden .. E:x.arh. r970:,2. >-- --

Gilljarh,·····c. 6cit Osterli!ld,· ..• ·n. : ;;;t.ro·mk()rs. 1970:5 ...

53,. Pndes .. tarh; p; och Ljuriggren,'. b.: Hydrologisk u•ncter.sokriipg av ett

rnind,re neclerl?ordi;ori:tril<le med.<lpeciell inriktn$ug pa ehnefshyctrqgra­

fens tillar:npn~ng. Ex; adJ .. l97:0:10.

I<. g~ciel'v,rap o9~ Jpl1,h D: · Ditmars: "A11aiysis ·

· :t9.70.. Utgivqnvi.d Cal, Tech: hs.A Air" bubble Plurnes11

Ei5... K.i Cedef\Va~l;nor~pe~stonPh~rior:nena in Coastal EnViron~ents:' Vtgiven yid Cal.TElch. USA,. . .. ·

1970.

56. ; - ',.- " -- "·- -- _.· -- ' ff ', - ,"' -K. Cederwall: A research appointment the.CaliforniaJnstitute.of

Technology, 1971

57. K. Cei:!erwaJl: ''liorizontal Surf~ce Diseharge ofWartn Water J<Ots

PO l, Proc. ofthe A.S. G. E,, Jan. i97L . . . .

58; K .. Cede.r•,va11: "Mal oci1mei:!ei i miljovard", Vag- o.ch vattenbyggaren

nr. 3, 1971.

59. Lars Bergdahl: Ice Pressure against Light Hpuses. · .Tuni 1.971.

60. IL CerlerwaU: .Buoyant Slot Jets Into Stag11ant 6t F'lo;,ving IBnvi.ronn1en.~s. Utgiven vid Cal.. Tech. USA. · April, 197 L ·

Page 76: GOTA ){LV - Chalmers Publication Library (CPL)publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/161025.pdf · GOta alv ar med en medelvattenforing vid Vanerns utlopp av ca 550 m 3; s

6t.

62,

6$ ..

64.

G5.

66.

.67.

68.

Mecldelar1den tr<l.ninstitutionen fOr vattenbyggnad

Chalmers tekniska hogskola

K; CedePWall: "Ut16pps1eclnirigar''. 197:L . .

. K. Ceder:wa.ll: "AFlo(!tDiffus1on Study''. Sar1:ryck f'~&nWa'ter: Reselii·eh.

Hl7L

QOTA ALV, Interimsrapport J97L Av :K,. Ceder\1\[all;

K.Cederwall: ModelingWa't,r Movement:;; and.DiUusion in Lakes. ·1972,

s._ .. Haggstrom:·l11gen;iorstelmiska aspek}er. pavarl):leutslii.pp. fran v~1'rne-.· kraftverl<. Rapport fran en kurs vid 1\'I.LT; sommaren 197 L 19'72. ·· .

' --, ' ' ,' '

K. Ceder\1\[all: "Dimensional cons;lid~tations applied to sC>!lle -cti.f.fusion problems", Maj Hl7'\. · · · · .. ·.·. · ·.> · ... ·

· K. CederwaJ.i: Flodesmodeller for icke~stationar .tr'at)sitering av v01tten,197 2 ·

GOTA ALV, Faltmatningar. Examensarbete 1.972 : 2.

av Olle Claesson 0ch Leif~Goran Lars.son.