Ι.Π. Στεφανάκος Δρ. Πολιτικός μηχανικός, Λέκτορας ΕΜΠ. N.Η. Κυριακόπουλος Πολιτικός μηχανικός

Transcript

1 Μικρό Υδροηλεκτρικό Έργο Δαφνοζωνάρα-Σανίδι στον π. Αχελώο. Υπόδειγμα μικρού ΥΗΕ στον κύριο ρου μεγάλου ποταμού. Περιβαλλοντικές και ενεργειακές παράμετροι Ι.Π. Στεφανάκος Δρ. Πολιτικός μηχανικός, Λέκτορας ΕΜΠ N.Η. Κυριακόπουλος Πολιτικός μηχανικός Ε.Ε. Ράμπιας Πολιτικός μηχανικός, Υποψήφιος διδάκτορας ΕΜΠ Λέξεις κλειδιά: φράγμα, μικρό υδροηλεκτρικό έργο, ενεργειακή παραγωγή, περιβαλλοντικός σχεδιασμός ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Το μικρό υδροηλεκτρικό έργο (ΜΥΗΕ) Δαφνοζωνάρα-Σανίδι κατασκευάζεται στο Νομό Αιτωλοακαρνανίας πάνω στον κύριο ρου του ποταμού Αχελώου (Ασπροπόταμος). Σκοπός του έργου είναι αποκλειστικά η ενεργειακή παραγωγή, η οποία είναι ιδιαίτερα ικανοποιητική, περίπου GWh το έτος, με ισχύ 8.50 MW (δύο μονάδες των 4.25 MW) και μέγιστη παροχή σταθμού παραγωγής m 3 /s (40.00 m 3 /s ανά μονάδα). Το έργο ξεχωρίζει αφενός γιατί είναι το πρώτο ΜΥΗΕ που κατασκευάζεται πάνω στον κύριο ρου μεγάλου ποταμού στην Ελλάδα, αφετέρου για τον περιβαλλοντικό σχεδιασμό του (δύο μεγάλα τοξωτά θυροφράγματα και διώρυγα έκπλυσης φερτών, δίοδος ιχθύων, διώρυγα μικρών σκαφών, αυτομάτως ανατρεπόμενα θυροφράγματα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση). Στον υπερχειλιστή του, ο οποίος βρίσκεται πάνω στον κύριο ρού του ποταμού, τοποθετούνται εννέα (9) βαθμιαία ανατρεπόμενα θυροφράγματα (fusegates), συνολικού πλάτους m και ύψους 3.50 m, αυξάνοντας έτσι σημαντικά την αντιπλημμυρική προστασία, με ελεγχόμενη, σταδιακή ανύψωσης της στάθμης πλημμύρας, προστατεύοντας την ανάντη ιστορική γέφυρα του Αυλακίου και για την μέγιστη πλημμύρα σχεδιασμού, εξασφαλίζοντας παράλληλα διόδευση των πλημμυρών από την αριστερή πλευρά της κοίτης, αντιδιαμετρικά του σταθμού παραγωγής, της διώρυγας φυγής και της διώρυγας έκπλυσης φερτών. 1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 1.1 Θέση έργου Το μικρό υδροηλεκτρικό έργο (ΜΥΗΕ) Δαφνοζωνάρα-Σανίδι τοποθετείται στους Νομούς Αιτωλοακαρνανίας και Ευρυτανίας, πάνω στον κύριο ρου του ποταμού Αχελώου (Ασπροπόταμος) ανάντη του ταμιευτήρα του υδροηλεκτρικού έργου των Κρεμαστών και κατάντη του μελλοντικού υδροηλεκτρικού έργου του Αυλακίου. Η λεκάνη απορροής του ποταμού Αχελώου στη θέση του φράγματος έχει έκταση 1350 km 2 και μέση ετήσια απορροή 1630 hm 3 {1}. 1.2 Γενική περιγραφή Το έργο αποτελείται από φράγμα βαρύτητας. Επίσης περιλαμβάνει τις εξής κατασκευές (από αριστερά προς τα δεξιά κατά τη ροή) για την ικανοποίηση των περιβαλλοντικών δεσμεύσεων και την ενεργειακή παραγωγή: τη δίοδο ιχθύων, τη διώρυγα μικρών σκαφών, τον υπερχειλιστή, τη διώρυγα έκπλυσης φερτών και το σταθμό παραγωγής. Το ονομαστικό υψόμετρο στέψης του 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 1

2 υπερχειλιστή είναι και της γέφυρας Το πλάτος της γέφυρας είναι 7.00 m και το μήκος της στέψης περίπου m. Το ύψος του φράγματος είναι περί τα m από το υψόμετρο της κοίτης {2}. Ο ταμιευτήρας που δημιουργείται έχει κανονική στάθμη λειτουργίας (ΚΣΛ) και ελάχιστη στάθμη λειτουργίας (ΕΣΛ) Οι μονάδες του σταθμού παραγωγής έχουν σχεδιαστεί να μπορούν να λειτουργούν επίσης, με κατάλληλο χειρισμό των ρυθμιστικών πτερυγίων ώστε να μη ξεπερνιέται το όριο της αδειοδοτημένης ισχύος, και όταν η στάθμη του ταμιευτήρα έχει ανέβει σε μεγαλύτερα υψόμετρα, λόγω πλημμυρικών εισροών και μέχρι περίπου το υψόμετρο (δηλαδή μέχρι παροχές του ποταμού της τάξεως των 800 m 3 /s). Ο συνολικός όγκος του ταμιευτήρα είναι 1.50 hm 3, ο ωφέλιμος όγκος αποθήκευσης 0.15 hm 3 και η επιφάνειά του (στην ΚΣΛ) 260,000 m 2. Η μέγιστη στάθμη πλημμύρας (ΜΣΠ) είναι στο υψόμετρο {2}. Η πλημμύρα σχεδιασμού έχει συχνότητα επαναφοράς 1:1000 και αντιστοιχεί σε 3217 m 3 /s. Το ίδιο το σώμα του φράγματος λειτουργεί και ως μετωπικός υπερχειλιστής, ελεύθερης υπερχείλισης, με στέψη στο υψόμετρο Το μήκος της στέψης είναι m. Το έργο υπερχείλισης ακολουθεί πτώση και λεκάνη ηρεμίας για τον έλεγχο του υδραυλικού άλματος και την αποτόνωση της ενέργειας του νερού που υπερχειλίζει. Επί του φράγματος-υπερχειλιστή και σε όλο το μήκος του (60.00 m) τοποθετούνται ανατρεπόμενα θυροφράγματα (fusesgates) ύψους 3.50 m, αυξάνοντας έτσι σημαντικά την αντιπλημμυρική προστασία και κυρίως την ελεγχόμενη διόδευση των πλημμυρών από το αριστερό κατά τη ροή αντέρεισμα, αντιδιαμετρικά του σταθμού παραγωγής, της εξόδου της διώρυγας φυγής και της διώρυγας έκπλυσης φερτών. Στο αριστερό αντέρεισμα τοποθετούνται η δίοδος ιχθύων και η διώρυγα μικρών σκαφών. Σκοπός του έργου είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία φαίνεται να είναι αρκετά ικανοποιητική. Η παροχή σχεδιασμού του σταθμού παραγωγής είναι m 3 /s. Η ετήσια ενέργεια που παράγεται είναι της τάξεως των GWh, ενώ η ισχύς του σταθμού παραγωγής είναι 8.50 MW (2x4.25 MW) στην έξοδο των μετασχηματιστών. 2 ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ, ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ 2.1 Διαθέσιμα νερά. Επιλογή παροχής σχεδιασμού σταθμού παραγωγής, παραγωγή ενέργειας Το έργο είναι συνεχούς ροής, run of river, με πολύ μικρής χωτητικότητας ταμιευτήρα (ο ωφέλιμος όγκος είναι μόλις 0.15 hm 3 ), άρα για τον ενεργειακό σχεδιασμό του πρέπει να χρησιμοποιηθούν οι μέσες ημερήσιες παροχές του ποταμού. Από τις μετρήσεις στον υδρομετρικό σταθμό της ΔΕΗ στο Αυλάκι (μόλις 4-5 χιλιόμετρα ανάντη), ήταν διαθέσιμες για τη μελέτη οι μέσες ημερήσιες παροχές από μέχρι , μια πολύ πλούσια δηλαδή σειρά υδρολογικής πληροφορίας σαράντα ετών, εξασφαλίζοντας έτσι ιδιαίτερα αξιόπιστο σχεδιασμό. Η καμπύλη διαρκείας των μέσων ημερησίων παροχών της παραπάνω περιόδου δίδεται στο Διάγραμμα 1 που ακολουθεί. Από την καμπύλη διαρκείας διαπιστώνεται ότι για το 20% του χρόνου οι μέσες ημερήσιες παροχές του ποταμού είναι μεγαλύτερες των m 3 /s. Το ποσοστό αυτό γίνεται 9% περίπου για τιμή παροχής m 3 /s ή 36% και 13% για παροχές m 3 /s και m 3 /s αντίστοιχα. Από τα στοιχεία αυτά προέκυψε η ανάγκη παραμετρικής ανάλυσης για τη διερεύνηση της μεταβολής της παραγόμενης ενέργειας με τη μέγιστη παροχή σχεδιασμού του σταθμού παραγωγής. Στο Διάγραμμα 2 δίδονται τα αποτελέσματα ανάλογης ανάλυσης, που έγινε στη φάση της προκαταρκτικής προμελέτης, έχοντας σαν μεταβλητές τόσο τη μέγιστη παροχή του σταθμού παραγωγής (80, 85, 90 και 120 m 3 /s) όσο και το υψόμετρο της κανονικής στάθμης του ταμιευτήρα. Από την ανάλυση αυτή προέκυψε αύξηση της δυνάμενης να παραχθεί ετήσιας ενέργειας από 5 έως 7 GWh περίπου, ανάλογα με την κανονική στάθμη του ταμιευτήρα, αν η παροχή του σταθμού αυξηθεί από 80 m 3 /s (2 μονάδες των 40 m 3 /s) σε 120 m 3 /s (3 μονάδες των 40 m 3 /s). Τελικά ο 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 2

3 επενδυτής, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τα παραπάνω τεχνικο-οικονομικά δεδομένα όσο και τους όρους της αδειοδότησης του έργου, επέλεξε ως παροχή σχεδιασμού του σταθμού παραγωγής τα 80 m 3 /s και κανονική στάθμη ταμιευτήρα στο υψόμετρο m. Αποτέλεσμα της επιλογής αυτής είναι, αφαιρουμένων και των άλλων απωλειών της παραγωγής, όπως π.χ. οι προκύπτουσες από τα ελάχιστα όρια λειτουργίας των μονάδων, να αξιοποιείται ενεργειακά το ελάχιστο προβλεπόμενο από τον κανονισμό ποσοστό (75%) των νερών του ποταμού στην υπόψη θέση. Ο σταθμός παραγωγής τοποθετείται στο δεξιό αντέρεισμα, έχει συνολικό πλάτος περί τα m, τη χαμηλότερη στάθμη της θεμελίωσής του περί το και την οροφή του στο , φέρει δύο μονάδες τύπου S ισχύος 4.25 MW η κάθε μία. Ο κύριος ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός του έργου είναι κατασκευής του Αυστριακού Οίκου Vatech-Bouvier Hydro. 2.2 Πλημμύρες σχεδιασμού, υπερχειλιστής και στάθμες νερού στη γέφυρα Αυλακίου, ανατρεπόμενα θυροφράγματα ασφαλείας (Fusegates) Πλημμύρες σχεδιασμού Στον ποταμό Αχελώο, λίγο ανάντη της γέφυρας Αυλακίου, η ΔΕΗ εγκατέστησε τον Αύγουστο 1965 υδρομετρικό σταθμό εξοπλισμένο με εναέριο φορείο για τη μέτρηση της παροχής και με σταθμήμετρα. Τον Ιανουάριο 1969 τοποθετήθηκε πλέον των ανωτέρω και σταθμηγράφος και έκτοτε, καταγράφεται συνεχώς η χρονική εξέλιξη της στάθμης του ποταμού. Η στατιστική ανάλυση των ετησίως μέγιστων πλημμυρικών αιχμών βασίσθηκε στα στοιχεία της περιόδου από τον Ιανουάριο 1969 και εντεύθεν, δηλαδή της περιόδου για την οποία υπάρχουν οι καταγραφές του σταθμηγράφου και είναι δυνατός ο προσδιορισμός των μέγιστων κατά έτος πλημμυρικών αιχμών. Από τις καταγραφές του σταθμηγραφικού οργάνου για τη μακρά χρονική περίοδο είναι δυνατή η συλλογή ικανοποιητικού δείγματος ετησίως μέγιστων πλημμυρικών αιχμών για στατιστική επεξεργασία. Από την εργασία αυτή προέκυψε ο Πίνακας 1 που ακολουθεί, στον οποίο παρουσιάζονται τα μέγιστα πλημμυρικά περιστατικά κάθε έτους, με πληροφορίες για τον ακριβή χρόνο, τη σημειωθείσα μέγιστη στάθμη και την αντιστοιχούσα πλημμυρική αιχμή. Πίνακας 1. Μέγιστες ετήσιες πλημμυρικές αιχμές π. Αχελώου στο Αυλάκι (1968/ /05) Υδρολογικό Έτος Ημερομηνία Ώρα Στάθμη (m) Παροχή (m 3 /s) /02/ : /01/ : /12/ : /11/ : /10/ : /02/ : /11/ : /12/ : /12/ : /02/ : /01/ : /01/ : /02/ : /12/ : /11/ : /01/ : ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 3

4 /01/ : /11/ : /01/ : /11/ : /12/ : /12/ : /12/ : /04/ : /11/ : /12/ : /01/ : /02/ : /11/ : /02/ : /12/ : /11/ : /12/ : /12/ : /02/ : /10/ : /12/ : Για τη στατιστική ανάλυση του παραπάνω 37ετούς δείγματος των ετησίως μέγιστων πλημμυρικών αιχμών, χρησιμοποιήθηκε η κατανομή ακρότατων Gumbel, που είναι η συνήθως χρησιμοποιούμενη κατανομή στο σχεδιασμό των φραγμάτων. Από την ανάλυση αυτή υπολογίσθηκαν οι πλημμυρικές αιχμές που φαίνονται στον παρακάτω Πίνακα 2. Πίνακας 2. Πλημμυρικές αιχμές στη Δαφνοζωνάρα Περίοδος επαναφοράς Τ (έτη) Πλημμυρική αιχμή Q (m 3 /s) Άνω όριο διαστήματος εμπιστοσύνης 90% Κάτω όριο διαστήματος εμπιστοσύνης 90% , ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 4

5 Είναι αυτονόητο ότι η εκτίμηση μεγεθών σε μεγάλες περιόδους επαναφοράς από ένα δείγμα μεγέθους 37 ετών, συνδέεται με αναπόφευκτη αβεβαιότητα. Χρησιμοποιώντας λοιπόν τις τιμές που αντιστοιχούν στο άνω όριο του διαστήματος εμπιστοσύνης 90%, συμπληρώνοντας τον παραπάνω Πίνακα 2 με την τιμή της αιχμής για Τ = 10 έτη (τιμή χρήσιμη για τον σχεδιασμό της διώρυγας εκτροπής και της έναρξης ανατροπής των θυροφραγμάτων) και αξιοποιώντας καταγεγραμμένες μορφές πλημμυρών στην υπόψη θέση του ποταμού, διαμορφώθηκαν τα πλημμυρογραφήματα που δίδονται στο Διάγραμμα 3, με την αιχμή, τη διάρκεια και τον συνολικό όγκο σε hm 3 (mcm) των πλημμυρών, περιόδου επαναφοράς από 10 έως και 10,000 έτη Υπερχειλιστής και στάθμες νερού στη γέφυρα Αυλακίου Tο χαμηλό ύψος το φράγματος, o τύπος του φράγματος (βαρύτητας από σκυρόδεμα) και η θέση του, ότι δηλαδή αμέσως κατάντη δεν υπάρχουν παραποτάμιοι οικισμοί αλλά ο μεγάλης χωρητικότητες (4400 hm 3 ) ταμιευτήρας του ΥΗΕ Κρεμαστών και ότι ανάντη του αναμένεται να λειτουργήσουν στα αμέσως επόμενα χρόνια, ή έστω μεσοπρόθεσμα, οι μεγάλοι επίσης ταμιευτήρες των ΥΗΕ Μεσοχώρας, Συκιάς και Αυλακίου, οδήγησαν στην επιλογή της πλημμύρας περιόδου επαναφοράς 1000 ετών (αιχμής 3217 m 3 /s, διάρκειας 96 περίπου ωρών και όγκου 540 hm 3 ) ως πλημμύρας σχεδιασμού των έργων υπερχείλισης και προστασίας του έργου. Με αυτό το δεδομένο και έχοντας υπόψη ότι η κατασκευή του φράγματος Δαφνοζωνάρας δεν θα πρέπει να γίνει αιτία να κατακλυστεί η ιστορική γέφυρα Αυλακίου, ακόμη και στην περίπτωση της πλημμύρας των 10,000 ετών, έγινε η μελέτη και διαστασιολόγηση του υπερχειλιστή. Στο Διάγραμμα 4 δίδεται η στάθμη του νερού στον Αχελώο κατά μήκος της κοίτης του από το φράγμα της Δαφνοζωνάρας μέχρι τη γέφυρα Αυλακίου και για παροχή του ποταμού 4270 m 3 /s (αρχική εκτίμηση αιχμής για την πλημμύρα 1:10,000). Από την ανάλυση αυτή διαπιστώθηκε, όπως φαίνεται και στο υπόψη διάγραμμα, ότι ακόμη και στην περίπτωση που η Ανώτατη Στάθμη Πλημμύρας (ΑΣΠ) λόγω της κατασκευής του φράγματος της Δαφνοζωνάρας φτάσει στο υψόμετρο στη θέση του φράγματος, η στάθμη στη γέφυρα Αυλακίου είναι πρακτικά η ίδια με τη στάθμη που θα δημιουργηθεί εκεί από την ίδιας συχνότητας πλημμύρα όταν δεν υπάρχει το φράγμα της Δαφνοζωνάρας. Με αυτό το δεδομένο προκύπτει ανώτατη επιτρεπόμενη στάθμη πλημμύρας στο υψόμετρο για την πλημμύρα σχεδιασμού που επελέγη για τον υπερχειλιστή, δηλαδή αιχμής 3217 m 3 /s. Αυτή η απαίτηση οδηγεί στην επιλογή υπερχειλιστή καθαρού πλάτους m. Η λεκάνη του υπερχειλιστή κατάντη για την αποτόνωση της ενέργειας θα έχει μήκος περί τα m. Σημειώνεται πάντως, όπως προκύπτει από τους σχετικούς υδραυλικούς υπολογισμούς, ότι ακόμη και στην περίπτωση της μη κατασκευής του έργου της Δαφνοζωνάρας, η υπόψη γέφυρα Αυλακίου η οποία έχει υψόμετρο στο υψηλότερο σημείο της, υπερπηδάται ακόμη και για τις πλημμύρες περιόδου επαναφοράς 500 και 1000 ετών Ανατρεπόμενα θυροφράγματα ασφαλείας (Fusegates) Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, επί του φράγματος-υπερχειλιστή και σε όλο το μήκος του (60.00 m) τοποθετούνται εννέα (9) βαθμιαία ανατρεπόμενα θυροφράγματα ασφαλείας (fusesgates) ύψους 3.50 m, αυξάνοντας έτσι σημαντικά την αντιπλημμυρική προστασία και κυρίως την ελεγχόμενη διόδευση των πλημμυρών από το αριστερό κατά τη ροή αντέρεισμα, αντιδιαμετρικά του σταθμού παραγωγής, της εξόδου της διώρυγας φυγής και της διώρυγας έκπλυσης φερτών. Οι μικρές πλημμύρες περνούν πάνω από τα υπόψη θυροφράγματα και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση αρχίζει η σταδιακή ανατροπή τους όταν η αιχμή της πλημμύρας ξεπεράσει τα 1550 m 3 /s (συχνότητα περίπου 1:10), με το πρώτο θυρόφραγμα να ανατρέπεται για στάθμη νερού στον ταμιευτήρα στο υψόμετρο και το τελευταίο για στάθμη , ανά 4 cm δηλαδή ανύψωση της στάθμης ανατρέπεται και ένα επιπλέον θυρόφραγμα, δημιουργώντας έτσι μια μέση αύξηση της εκροής από τον υπερχειλιστή κατά m 3 /s περίπου ανά ανατροπή θυροφράγματος. Το τελευταίο θυρόφραγμα, το πλησιέστερο στο σταθμό παραγωγής, θα ανατραπεί όταν η εισροή στον ταμιευτήρα ξεπεράσει τα 3040 m 3 /s. 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 5

6 Προβλέπεται να υπάρχουν στη θέση του έργου διαθέσιμα ένα ή και δύο εφεδρικά ανατρεπόμενα θυροφράγματα, για την άμεση αντικατάσταση ίσου αριθμού τυχόν ανατραπέντων θυροφραγμάτων. Σε περίπτωση ανατροπής περισσοτέρων θυροφραγμάτων θα γίνεται παραγγελία για κατασκευή νέων. Πάντως σημειώνεται ότι στη διάρκεια των 37 ετών που υπάρχει καταγραφή των πλημμυρών (Πίνακας 1), μόνο μια φορά η πλημμύρα ξεπέρασε τα 1550 m 3 /s (την 31/12/1970 έγινε πλημμύρα αιχμής 1833 m 3 /s), σε αυτή την περίπτωση θα γίνονταν δύο ανατροπές θυροφραγμάτων, στα 1550 και στα 1740 m 3 /s. 2.3 Εκτροπή και έλεγχος των νερών του ποταμού κατά την κατασκευή Για τον έλεγχο των υδάτων κατά την κατασκευή του έργου και για τη θεμελίωση των μόνιμων κατασκευών εφαρμόστηκε ο έλεγχος των υδάτων με αντλήσεις μέσω φρεάτων και η θεμελίωση των κατασκευών γίνεται στο βράχο, όπου απαιτείται ή πάνω σε μαζικά σκυροδέματα τα οποία θεμελιώνονται σε βράχο, όπως δείχνεται στα σχέδια. Υπάρχουν επίσης και κατασκευές (π.χ. οι πλάκες των λεκανών ηρεμίας) που θεμελιώνονται στα αμμοχάλικα του ποταμού μετά από κατάλληλη εξυγίανση και συμπύκνωσή τους. Για την κατασκευή του έργου προτάθηκε η διευθέτηση της κοίτης του ποταμού να πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις εκτροπής (Α φάση και Β φάση εκτροπής). Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των δύο παραπάνω φάσεων εκτροπής του ποταμού. Κατά την Α φάση γίνεται εκτροπή του ποταμού από την αριστερή του όχθη (κατά τη ροή) από διώρυγα πλάτους περίπου m, με πυθμένα ίδιο με της φυσικής κοίτης του ποταμού που διαμορφώνεται και με εκσκαφές στη βραχομάζα και στα πλευρικά κορύματα του αριστερού αντερείσματος. Σκοπός είναι να κατασκευαστεί το τμήμα του έργου που περιλαμβάνει το σταθμό παραγωγής και τα δύο ανοίγματα με τα τοξωτά θυροφράγματα m για τη διαχείριση των φερτών, στην τελική τους μορφή. Ο σταθμός παραγωγής κατασκευάζεται στην τελική του μορφή (χωρίς την τοποθέτηση των υδροστρόβιλων) και τα δύο ανοίγματα με τα τοξωτά θυροφράγματα επίσης στην τελική τους μορφή τοποθετημένα. Για την Α φάση εκτροπής χρησιμοποιείται ως πλημμύρα σχεδιασμού εκείνη με αιχμή παροχής Q=1.800 m 3 /s, η οποία αντιστοιχεί σε περίοδο επαναφοράς περίπου Τ=20 έτη (Πίνακας 2). Με βάση τα παραπάνω το ύψος του προφράγματος υπολογίζεται στα 7.00 m (υψόμετρο στέψης προφράγματος ) με μικρό περιθώριο ασφαλείας 34 cm. Οι υπολογισμοί έδωσαν για παροχή σχεδιασμού Q=1.800 m 3 /s υψόμετρο νερού στην περιοχή του έργου m. Κατά τη Β φάση η εκτροπή πραγματοποιείται από τη διατομή των 2 ανοιγμάτων με τοξωτά θυροφράγματα m για τη διαχείριση των φερτών, (η κατασκευή των οποίων έγινε κατά την Α φάση). Σκοπός είναι η κατασκευή του φράγματος - υπερχειλιστή με τα ανατρεπόμενα θυροφράγματα. Λόγω του μικρού πλάτους της διατομής από όπου θα γίνει η εκτροπή του ποταμού, η φάση αυτή αρχίζει και ολοκληρώνεται εντός της διάρκειας του θέρους (από μήνες Ιούνιο έως Σεπτέμβριο) με σκοπό την αποφυγή των μεγάλων χειμερινών παροχών. Ως παροχή σχεδιασμού χρησιμοποιείται η Q=115m 3 /s. Με βάση τα παραπάνω υπολογίζεται το ύψος του προφράγματος στα 4.50 m (υψόμετρο στέψης προφράγματος ) με περιθώριο ασφαλείας 43 cm. Οι υπολογισμοί έδωσαν για παροχή σχεδιασμού Q=115 m 3 /s υψόμετρο νερού στην περιοχή του έργου m. Τα τοξωτά θυροφράγματα έκπλυσης θα είναι στη φάση αυτή τοποθετημένα στη θέση τους και θα χρησιμοποιηθούν για την τελική έμφραξη της εκτροπής και την έναρξη πλήρωσης του ταμιευτήρα του έργου. 3 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ 3.1 Διαχείριση των φερτών Ο ταμιευτήρας της Δαφνοζωνάρας έχοντας πολύ μικρό συνολικό όγκο (μόλις 1.50 hm 3 ), θα κινδύνευε να γεμίσει σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα με φερτά του ποταμού, αν δεν 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 6

7 προβλεπόταν κατασκευή έκπλυσής τους και διοχέτευσής τους προς τα κατάντη. Για το λόγο αυτό προβλέπεται, μεταξύ σταθμού παραγωγής και υπερχειλιστή, η εγκατάσταση δύο τοξωτών θυροφραγμάτων διαστάσεων m το κάθε ένα, με κατώφλι στο υψόμετρο της κοίτης του ποταμού ( ) και ανώφλιο στο (Σχέδια 1, 4). Η παροχή μέσω και των δύο θυροφραγμάτων, στην ανώτατη στάθμη λειτουργίας τους, θα ανέρχεται στα m 3 /s. Κατάντη του έργου των τοξωτών θυροφραγμάτων θα υπάρχει λεκάνη ηρεμίας μήκους m περίπου, για την αποτόνωση της ενέργειας του νερού και μέσω ανοίγματος m και ύψους 4.00 m και κατάλληλα διαμορφωμένου καθοδηγητικού τοίχου, η ροή με τα φερτά θα εκτρέπεται αριστερά προς τη λεκάνη ηρεμίας του υπερχειλιστή για να απομακρυνθούν έτσι από την περιοχή της εξόδου της διώρυγας φυγής του σταθμού παραγωγής. Θεωρείται απαραίτητη η συχνή λειτουργία της κατασκευής έκπλυσης των φερτών, ιδιαίτερα κατά την περίοδο των υψηλών παροχών του ποταμού, για να επιτυγχάνεται η αποτελεσματική διαχείρισή τους. Στην ίδια κατασκευή και μεταξύ των θυροφραγμάτων έκπλυσης και του υπερχειλιστή θα υπάρχει άνοιγμα πλάτους 4.00 m με κατώφλιο στο για το πέρασμα των παροχών του ποταμού κατάντη και έλεγχο της στάθμης του ταμιευτήρα, όταν για οποιονδήποτε λόγο ο σταθμός παραγωγής δεν λειτουργεί. Επίσης θα υπάρχει η δυνατότητα προσπέλασης προς τα κατάντη, πλησίον της κοίτης του ποταμού, ώστε με μηχανικά μέσα να μπορεί να γίνεται διαχείριση της ομαλής διευθέτησης των φερτών σε όλο το εύρος και μήκος της κοίτης. 3.2 Διάθεση της οικολογικής παροχής Σύμφωνα με τα προβλεπόμενα καθορίστηκε η οικολογική παροχή του ποταμού στη θέση Δαφνοζωνάρα ίση με 2.75 m 3 /s. Η παροχή αυτή θα διατίθεται μέσω των θυροφραγμάτων έκπλυσης φερτών όταν δεν λειτουργεί ο σταθμός παραγωγής ή και από το διπλανό άνοιγμα των 4.00 m όταν ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος. 3.3 Δίοδος ιχθύων Για το πέρασμα των ψαριών και προς τις δύο κατευθύνσεις προβλέπεται η κατασκευή στο αριστερό αντέρεισμα διάταξης 61 συνεχόμενων δεξαμενών διαστάσεων m (η κεντρική θα έχει μήκος 5.00 m), συνολικού μήκους m περίπου. Το υψομετρικό βήμα μεταξύ δύο διαδοχικών δεξαμενών θα είναι 0.40 m και η απαιτούμενη συνεχής παροχή για τη λειτουργία τους m 3 /s. 3.4 Δίοδος μικρών σκαφών Για το πέρασμα μικρών σκαφών και προς τις δύο κατευθύνσεις προβλέπεται η κατασκευή στο αριστερό αντέρεισμα και δίπλα από τη δίοδο των ιχθύων, συνεχούς κεκλιμένης διώρυγας καθαρού πλάτους 3.00 m και συνολικού μήκους m περίπου. 4 ΣΧΕΔΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΚΑΙ ΤΟΜΩΝ Παρακάτω δίδονται για ενημέρωση τα βασικά σχέδια του έργου {2},{3}: Σχέδιο 1. Γενική διάταξη έργων - Κάτοψη Σχέδιο 2. Μηκοτομή στον άξονα του φράγματος Σχέδιο 3. Μηκοτομή υπερχειλιστή Σχέδιο 4. Μηκοτομή κατασκευής έκπλυσης φερτών Σχέδιο 5. Μηκοτομή σταθμού παραγωγής 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 7

8 5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το μικρό υδρολεκτρικό έργο Δαφνοζωνάρα-Σανίδι, το πρώτο ΜΥΗΕ πάνω στον κύριο ρου μεγάλου ποταμού, έχει σχεδιαστεί για να βελτιστοποιείται η παραγωγή ενέργειας, να εξασφαλίζεται η οικολογική παροχή, το απρόσκοπτο πέρασμα των ψαριών και των μικρών σκαφών, η έκπλυση των φερτών και η προστασία από πλημμύρες των ιστορικών μνημείων της περιοχής. Το έργο είναι ήδη υπό κατασκευή και αναμένεται σύντομα η λειτουργία του. ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. ΤΕΡΝΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Β.Ε.Τ.Ε ΜΥΗΕ Δαφνοζωνάρα-Σανίδι. Μελέτη για την αίτηση άδειας παραγωγής, Αθήνα 2. ΤΕΡΝΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Β.Ε.Τ.Ε ΜΥΗΕ Δαφνοζωνάρα-Σανίδι. Προμελέτη Α & Β Φάσεις, Αθήνα 3. ΤΕΡΝΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Β.Ε.Τ.Ε ΜΥΗΕ Δαφνοζωνάρα-Σανίδι. Οριστική μελέτη, Αθήνα 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 8

9 Διάγραμμα 1. Καμπύλη Διαρκείας Μέσων Ημερησίων Παροχών ποταμού Αχελώου - Θέση Δαφνοζωνάρα Χρονική Περίοδος 1/10/ /9/2005 (έχει αφαιρεθεί σταθερή παροχή 0,35 m 3 /sec για τη λειτουργία της διόδου ιχθύων) Q=3x40 m 3 /sec Παροχή (m 3 /sec) ~9% Q=100 m 3 /sec Q=2x40 m 3 /sec Q=50 m 3 /sec ~20% 25 ~13% ~36% 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Ποσοστό Χρόνου (%) 50 Διάγραμμα 2. Ενεργειακά Σενάρια - Ημερήσιες Παροχές ( ) (maxqσταθμού = 90m3/sec) (maxqσταθμού = 85m3/sec) Παραγόμενη Ενέργεια (GWh) (maxqσταθμού = 80m3/sec) (maxqσταθμού =120m3/sec) ,00 297,50 298,00 298,50 299,00 299,50 300,00 Υψόμετρο Κανονικής Στάθμης Ταμιευτήρα (m) 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 9

10 Διάγραμμα 3. Πλημμυρογραφήματα στη Δαφνοζωνάρα 4500 Παροχή (m 3 /sec) /10 (234 mcm) 1/20 (268 mcm) 1/50 (317 mcm) 1/100 (353 mcm) 1/200 (389 mcm) 1/500 (499 mcm) 1/1.000 (540 mcm) 1/2.000 (581 mcm) 1/5.000 (636 mcm) 1/ (677 mcm) Χρόνος (ώρες) Διάγραμμα 4: Πλημμυρικές στάθμες νερού κατά μήκος του Αχελώου 315 Άξονας Φράγματος αφνοζωνάρας Άξονας Γέφυρας Αυλακ ίου Υψόμετρο (m) Κοίτη του ποταμού Q = m³/sec Α.Σ.Π +301 Α.Σ.Π +302 Α.Σ.Π +303 Α.Σ.Π +304 Α.Σ.Π +305 Α.Σ.Π +306 Α.Σ.Π Χιλιομετρική θέση από αφνοζωνάρα (m) 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 10

11 Σχέδιο 1. Γενική διάταξη έργων - Κάτοψη 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 11

12 Σχέδιο 2. Μηκοτομή στον άξονα του φράγματος Σχέδιο 3. Μηκοτομή υπερχειλιστή Σχέδιο 4. Μηκοτομή κατασκευής έκπλυσης φερτών 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 12

13 Σχέδιο 5. Μηκοτομή σταθμού παραγωγής 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 13

14 Dafnozonara-Sanidi Small Hydroelectric Project on river Acheloos. An Example for small HEP on the main root of a big river. Environmental and energy production parameters J.P. Stefanakos Civil Engineer (Dipl. NTUA, DIC, MSc, MBA, PhD), Lecturer at NTUA N.H. Kyriakopoulos Civil Engineer (Dipl. NTUA) E.E. Rampias Civil Engineer (Dipl. NTUA, MSc), PhD student at NTUA ABSTRACT: The under construction small hydroelectric project (SHEP) Dafnozonara-Sanidi is situated in the municipalities of Aitoloakarnania and Evrytania right on the main stream of Acheloos river (Aspropotamos). Its primary and only purpose is the hydroelectric production, which is actually very satisfactory as it produces approx GWh per year while the installed power capacity is 8.50 MW (2x4.25 MW). The power station s maximum discharge capacity is m 3 /s (40.00 m 3 /s per unit). The project is unique as it is the first SHPS (in Greece) constructed on the main route of a river of the size of Acheloos. The environmental parameters considered at its design are special also (two big flash gates for sediment flashing, fish ladder and small boat pass, automatically overturned fusegates without human intervantion). On the crest of the dam-spillway nine (9) gradually overturned fusegates are placed, of a total width of m and height 3.50 m, mostly in order to increase the flood protection, even for the maximum design flood, and protect the upstream historical bridge of Avlaki, keeping the maximum flood level as low as possible and to ensure the controlled overflow of the flood from the left river bed side, right across the power station, the tailrace channel and the sediment flashing channel. 1ο Πανελλήνιο συνέδριο Μεγάλων Φραγμάτων, ΤΕΕ, ΤΕΕ Τμ.ΚΔΘ, Νοεμβρίου, 2008: Λάρισα 14