Dissertations / Theses on the topic 'Havs- och vattendragsteknik'

Flödesdimensionering är något som används världen över när det kommer till konstruktionen och hanteringen av byggnader i vattendrag. I Sverige har flödeskommitén, bestående av SMHI och intressenter från vattenkraftsindustrin, tagit fram flödesdimensioneringsriktlinjerna som blivit praxis för svenska dammägare. Utifrån dessa riktlinjer får dammar olika flödesdimensioneringsklassningar beroende på vad konsekvenserna blir av olika högflöden. Detta arbete bygger på en nyligt genomförd konsekvensutredning på en av Jämtkrafts dammar i mellersta Norrland. Dammen, som går under namnet Damm B i denna rapport, har tidigare haft flödesdimensioneringsklass II men bedöms nu tillhöra flödesdimensionerings klass I. Dammen ska utifrån detta kunna avbörda ett klass I-flöde på 1690 m3/s till skillnad från det tidigare kravet på 1035 m3/s (klass II-flöde). Syftet med denna rapport äratt undersöka vilka effekter den naturliga tillrinningen av dessa och mellanliggande flöden har på olika objekt och områden nedströms Damm B. Med modelleringsverktyget MIKE 11 konstrueras en en-dimensionell flödesmodell för flödessimuleringar och avläsning av vattennivåer. Simuleringarna visar att den största delen av nedströms undersökta objekt påverkas mellan flödena 1100 m3/s och det så kallade 1000-års flödet på 1376 m3/s där risken för människoliv börjar vid det senare. Redan under klass II-flödet sker viss översvämning på de strandnära vägarna i området. Mellan 1100 m3/s samt 1200 m3/s börjar den mindre dammen nedströms (Damm C) riskera att gå till brott för att sedan överströmmas vid 1400 m3/s. Uträkning av skjuvspänningen berättar att det finns erosionsrisker för korndiametrar på upp till ca 2 cm i vissa erosionsbenägna områden. Denna erosionsbenägenhet inträffar för flöden under 1300 m3/s innan dammbrott har skett i Damm C. Vattenytans lutning minskartill följd av en större motdämning vilket därefter orsakar att minskningen av skärspänningen sker snabbare än den ökning som uppkommer till följd av ett stigande vattendjup. Vattenytan stiger dock och berör områden som inte brukar ligga under vatten. Detta kan leda till kornfraktioner som inte har transporteras bort vid tidigare flöden nu riskerar göra detta vilket bland annat kan bilda drivgods. Flödesdimensioneringsriktlinjerna som har tagits fram i Sverige bygger på miljöbalkens allmänna hänsynsregler vilket gör dem till en bra mall för dammägare att följa. När funderingar dock finns att inte bygga ut avbördningskapaciteten helt behöver det funderas på hur mycket ett eventuellt dammbrott skulle påverka den egna anläggningen och förtroendet från myndigheter samt allmänheten. I fallet med Damm B kommer de flesta objekten som undersöks att beröras vid en naturlig tillrinning på 1400 m3/s. Det är därför av intresse att genomföra noggrannare dammbrotts simuleringar för att hitta ett flöde mellan 1400 m3/soch 1690 m3/s där inga större ytterligare konsekvenser från ett dammbrott uppstår. Till följd av de svårheter och osäkerheter som valetav en lägrea vbördningskapacitet medför motiverar denna rapport dock till en utökad kapacitet för ett klass I-flöde i Damm B och undersöka möjligheterna för ökad avbördning vid Damm C. Detta kan även kompletteras med en omfattande samordnad beredskapsplan längs med älven och ett utökat översvämnings-/erosionsskydd på utsatta områden.

The aim of this report is to contribute to the base of knowledge on environmental monitoring by increasing understanding of how eDNA, electrofishing and sampling fishing may be used to examine fish biodiversity. It also aims at understanding if fish indexes developed within the Water Framework Directive reflect biodiversity, as well as the potential of eDNA data to serve as input to these indexes. This was done by using three different approaches. Firstly, in order to establish which of the methods eDNA, electrofishing and sampling fishing is more suitable to measure the different dimensions of biodiversity (species richness, species evenness and genetic diversity), a literature review comparing the different methods was carried out. It was found that eDNA yields a more detailed results for species richness, electrofishing yields better results for species evenness and sampling fishing is outperformed by eDNA and electrofishing alike. Both electrofishing and sampling fishing may collect data for genetic diversity analysis, however electrofishing outperforms sampling fishing with regards to amount of species caught, making electrofishing a more suitable data collection method. Secondly, in order to gain insight on practical usage of eDNA, a case study of Spjutmo (Dalarna county) was reviewed. It was established that eDNA generated more detailed information of species richness in the case of Spjutmo (as compared to electrofishing). The relative abundance data generated by the eDNA study might be seen as a measure of species evenness. However, electrofishing yielded data which may serve as input to species evenness indices. To the best knowledge of the author, none of the methods generated data on genetic diversity in this specific case. Officials from the energy company Fortum and the county board of Dalarna were also interviewed in order to get insight on what potential they see for eDNA to contribute to environmental monitoring. Both officials point at the ability to estimate abundance as a desired feature, hence a better understanding of what the relative abundance results indicates is wanted. The two interviews indicate that this understanding is an important feature to develop in order to make metabarcoding studies effective in current environmental monitoring. Thirdly, in order to understand if fish indexes developed within the Water Framework Directive reflect biodiversity, a literature review was performed. It was found that, all but one of the compared indexes incorporates or somewhat incorporates species richness. However, only five indexes are indicative or somewhat indicative of species richness. Species evenness is incorporated or somewhat incorporated by two indexes, which are also indicative or somewhat indicative of species evenness. None of the indexes incorporate or indicate genetic diversity. Within the third literature review, the potential of eDNA data to serve as input to current fish-based indexes developed within the Water Framework Directive, was studied. It was found that eDNA data may serve as input to only one index in its present form. However, five indexes also use proportional information (e.g. proportion of tolerant species), which possibly could be provided by eDNA data. The index where usage of eDNA data is currently possible uses presence-absence information.
Målet med denna rapport är att bidra till kunskapsläget kring miljöövervakning genom att öka förståelsen för hur eDNA, elfiske och provfiske kan användas för att undersöka fisk biodiversitet. Målet är också att förstå om fisk-index utvecklade inom ramen för det Europeiska vattendirektivet reflekterar biodiversitet samt om data från eDNA kan utgöra input till dessa index. För att uppfylla dessa mål användes tre metoder. För att etablera vilken av metoderna eDNA, elfiske och provfiske är mer lämpad att mäta de olika dimensionerna av biodiversitet (artrikedom, distribution av arter och genetisk diversitet), genomfördes en litteraturstudie. Slutsatsen kunde dras att eDNA mäter artrikedom med högst noggrannhet, elfiske mäter distribution av arter mer detaljerat och att provfiske överträffas av både eDNA och elfiske i alla dimensioner. Både elfiske och provfiske kan samla data för analys av genetisk diversitet, men elfiske överträffar provfiske gällande hur många arter som fångas, vilket gör elfiske mer lämpligt som metod att samla in data för genetisk analys. För att få praktisk insikt i ett fall där eDNA använts, granskades en fallstudie från Spjutmo (i Dalarnas län). eDNA genererade mer detaljerad information om artrikedom än elfiske i detta fall. Datan genererad av eDNA kring relativ abundans mellan arter skulle kunna tolkas som ett mått på distribution av arter. Data genererad av elfiske kan å andra sidan användas som input till olika index för distribution av arter. Författaren veterligen, genererade varken eDNA eller elfiske mått på genetisk diversitet i detta specifika fall. Två personer, en från Fortum och en från länsstyrelsen Dalarna intervjuades också för att få insikt i deras syn på potentialen av att använda eDNA som ett miljöövervakningsverktyg. Båda intervjupersonerna pekade på att en bättre förståelse av de relativa abundansvärdena indikerar är önskad. Båda intervjupersonerna pekade på att det är en viktig aspekt för att metabarcoding studier ska vara effektiva i nuvarande miljöövervakning. För att förstå om fisk-index utvecklade för EU’s vattendirektiv reflekterar biodiversitet, genomfördes en komparativ litteraturstudie av index. Alla index förutom ett inkorporerar eller delvis inkorporerar artrikedom. Bara fem indikerar eller delvis indikerar artrikedom. Distribution av arter inkorporeras eller delvis inkorporeras av två index som också indikerar eller delvis indikerar distribution av arter. Inom den komparativa litteraturstudien av index, studerades även potential att fungera som input av data genererad av eDNA till indexen. Data genererad av eDNA kan i dagsläget fungera som input till ett av indexen. Fem index använder någon form av proportionell data (t.ex. proportion av toleranta arter), som möjligen skulle kunna ges av eDNA. Indexet till vilket det är möjligt att använda eDNA data använder närvarande-ej närvarande information som input.

The number of hardened surfaces has increased as a result of urbanization, and thus also the amount of road stormwater. Road stormwater can transport pollutants that have been released on road areas to surrounding recipients. Two substances that are found in particularly high concentrations in road storm water are copper and zinc. At high concentrations of these substances, toxic effects occur which are particularly harmful to aquatic organisms. This report intends to investigate how well the filter material Polonite purifies road stormwater from copper and zinc. Polonite is a reactive filter material made of the sedimentary rock Opoka, which binds substances such as copper and zinc by adsorption. In this thesis, a laboratory experiment has been carried out where it has been investigated how well different amounts of Polonite adsorb copper and zinc during different time periods. The results show that the concentrations of copper and zinc generally decreased over time and with an increasing amount of Polonite. Furthermore, a simulation of how Polonite's purification capacity decreases over time has been created. The simulation showed that Polonite's ability to purify stormwater according to the guideline values ceases after 133 days for copper and 325 days for zinc. Data collected from a column experiment was then compared with the simulation. The comparison showed that the simulation for zinc was in good agreement with the data from the column experiment, while the data for copper were more different from the simulation.  Conclusions drawn are that Polonite can be a good solution for sustainable road stormwater management as it can purify zinc and copper in accordance with the recommended guideline values. The results also show that Polonite has a better ability to purify zinc than copper and that it can purify zinc for a longer period of time. Moreover, other aspects such as economics need to be investigated in future studies to establish with certainty that Polonite is a good solution for the purification of road stormwater in large-scale treatment plants.
Till följd av urbaniseringen ökar antalet hårdgjorda ytor, och därmed även mängden vägdagvatten. Vägdagvatten kan transportera föroreningar som uppkommit på vägområden till omgivande recipienter. Två ämnen som hittas i särskilt höga koncentrationer i vägdagvatten är koppar och zink.  Vid höga koncentrationer av dessa ämnen uppstår toxiska effekter som är särskilt skadliga för vattenlevande organismer. Denna rapport ämnar att undersöka hur väl filtermaterialet Polonite renar vägdagvatten från koppar och zink. Polonite är ett reaktivt filtermaterial som genom adsorption kan rena vägdagvatten. I detta arbete har en laboration utförts där det har undersökts hur väl olika mängder Polonite adsorberar koppar och zink under olika tidsperioder. Resultatet visar att halterna koppar och zink generellt minskar med tiden samt med ökande mängd Polonite. Vidare skapades en simulering av hur Polonites reningsförmåga minskar med tiden.  Slutsatser som dragits är att Polonite kan vara en god lösning för hållbar vägdagvattenhantering då det kan rena koppar och zink i enlighet med de rekommenderade riktvärdena. Resultatet visar även att Polonite har en bättre förmåga att rena zink än koppar samt att det kan rena zink under en längre tidsperiod. För att med säkerhet fastställa att Polonite är en bra lösning för rening av vägdagvatten i storskaliga reningsanläggningar behöver flera aspekter såsom ekonomi undersökas i framtida studier.

The preservation of freshwater aquifers is one important task of managing natural resources today. Intrusion of saltwater from the sea into the groundwater might occur in coastal-near areas and can affect the freshwater quality negatively. One such risk area is the Adriatic coast line of Albania, a country predominantly rich in freshwater resources due to the numerous rivers flowing from the mountains in the east towards the sea. The coastal areas are mainly used for agricultural activities were groundwater is an important resource for irrigation purposes. This study was therefore partly conducted in Albania where samples of groundwater and river waters were collected from the river deltas of Drin and Vjosa in order to investigate the origin of the salt and to assess the bioavailable metal concentrations of nickel and zinc. Both on-site tests and off-site tests, in laboratories, were conducted. In the laboratory, the samples were analysed for oxygen and deuterium isotope data. The results were used to assess the origin of the oxygen content as the method of investigating the origin of the salt uses the oxygen isotope as a tracer. Anion and cation concentrations were analysed as well as the concentrations of metals. These were used as input data to Visual Minteq, a model used to calculate the metal speciation of waters, and a Biotic Ligand Model used to calculate the bioavailable concentrations and the HC5 concentrations. The isotope analysis yielded results similar to previous studies conducted in the nearby area indicating that the salt does not have oceanic origin but meteorological. The bioavailable concentrations were in most sample sites lower than the calculated HC5 concentrations indicating that there is a sufficient buffering system present even though there are several mining activities upstream of the sample sites that could have affected the water quality. This study concludes that the origin of salt is of meteoric origin and not from seawater intrusion. The bioavailable concentrations do not pose a threat as the concentrations are under the HC5 concentrations for all sites but one. In order to deepen the understanding and knowledge of the water qualities in these areas, future studies should focus on a continuous measuring period lasting for example over the whole year minimizing any seasonal variations of the sampled data. Other methods such as geophysical measures could also contribute to a wider analysis of the groundwater condition.
Grundvatten är en av de viktigaste naturresurserna vilket innebär att för att säkerställa en långvarig försörjning krävs en god förvaltning av befintliga akvifärer. I kustnära områden kan intrång av saltvatten från havet till grundvattnet påverka sötvattenkvaliteten negativt. Ett sådant riskområde är den Adriatiska kustlinjen i Albanien, ett land som är övervägande rikt på sötvattenresurser tack vare de många floder som rinner från bergen i öst mot havet i väst. Kustområdena används huvudsakligen för jordbruksverksamhet, där grundvatten är en viktig resurs vid bevattning. Denna studie genomfördes därför delvis i Albanien där prov av grundvatten och flodvatten hämtades från Drins och Vjosas floddeltan för att undersöka saltets ursprung och för att bedöma de biotillgängliga metalkoncentrationerna av nickel och zink. Vattenprover togs på ett urval av platser och testades direkt för omgivningsberoende parametrar samt analyserades vidare i laboratorier. I laboratoriet analyserades proverna med avseende på fördelning av syre- och deuteriumisotoper. Resultaten användes för att bedöma syreinnehållets ursprung, eftersom metoden för att undersöka saltets ursprung använder syreisotopen som spårämne. Anjon- och katjonkoncentrationer analyserades såväl som koncentrationerna av metaller. Dessa användes som inmatningsdata till Visual Minteq, en modell som används för att beräkna metallsammansättningen i vatten och en Biotic ligand model som användes för att beräkna de biotillgängliga koncentrationerna samt HC5-koncentrationerna. Isotopanalysen gav resultat som liknar tidigare studier utförda i det närliggande området vilket indikerar att saltet inte har oceaniskt ursprung utan meteorologiskt. De biotillgängliga koncentrationerna av nickel och zink var i de flesta fall lägre än de beräknade HC5-koncentrationerna, vilket indikerar att det finns ett buffertsystem, trots att gruvaktiviteter uppströms provplatserna skulle kunna ha påverkat vattenkvaliteten negativt.   Studien slutsats är att saltet i grundvattnet och flodvattnet är av meteoriskt ursprung och inte ett resultat av saltvatteninträngning från det Adriatiska havet. De biotillgängliga halterna av nickel och zink understiger HC5 halterna i samtliga fall utom ett.   För att fördjupa förståelsen och kunskapen om vattenkvaliteten i dessa områden bör framtida studier fokusera på en kontinuerlig mätperiod som till exempel sträcker sig över hela året vilket skulle minimera eventuella säsongsvariationer av insamlad data. Andra metoder så som geofysiska mätningar kan också bidra till en bredare analys av tillståndet i grundvattnet.

In hydrological and hydraulic modelling, river geometry is a crucial input data. Recent investigations have been looking at methods to improve the description of cross sections extracted by DEM derived by satellite images. SRTM derived DEM are often lacking precise information as the sensors cannot detect the submerged river parts, but, on the other hand, it is available on a global scale which makes it very attractive and useful, especially in data scarce regions. This study aims at applying the so called “slope break” method to improve river cross section geometry extracted from SRTM DEM. The report is divided into three parts: a) The making of a Matlab-code to improve cross sections geometry extracted by satellite derived DEM; b) an application of the code to real cross-sections from the river Po in Italy and c) hydraulic simulations with and without SRTM modified cross sections to test the performance of the method, in collaboration with senior colleagues. The Matlab successfully performs the slope break point and finds, when appropriate, the approximated lowest point zmin of the cross section below the water surface. The comparison of the river geometry of the modified SRTM cross sections versus LiDAR available cross sections show the good performance of the method in improving the river geometry description. This code can simplify the work and improve many SRTM river cross sections in an effective way. The hydraulic simulations performed with and without the modified cross sections show how the modified SRTM model improves when compared to LiDAR results

Bubble curtains offer a potential solution for hindering downstream migrating fish from passing through the turbines of hydropower plants, by instead guiding them to a safe passage. Compared to the conventional method of using low-inclined bar racks close to the turbine intake, bubble curtains are considerably cheaper, especially for large scale hydropower plants. In this work bubble curtains are evaluated through an experimental parametric study, mainly regarding two quantities, defined here as the overall bubble coverage of the background, as well as the occurrence of large tears in the curtain. The examined parameters cover the design of the device that generates the bubbles, the positioning of the device, as well as the flow condition of the water. The bubble curtain was filmed with underwater cameras and image analysis was performed using image segmentation in MATLAB. Results indicate that the total air flow should be chosen high, around 200-500 nl/min/m. The number of holes the air is distributed across is of little importance, except in the area closest to the air outlets, where permanent tears may occur inbetween holes if the distance is to great. Smaller holes (<1mm) are preferable to larger holes (>1 mm), but the difference is small compared to the effect of the total air flow. In flowing water, a smaller angle of attack against the current is better based on the defined quantities, but it will also result in a longer and therefore more expensive device. The bubble curtain should not be placed where mean water velocities exceed 0,75 m/s, since it will result in an inclination with the current close to that of bar racks designed to guide fish towards the surface. Furthermore, at these water velocities some fish may have difficulties following the curtain, due to their limited swimming capabilities.

Plastic, including microplastic, is a common product in the society today and is starting to be more common in oceans where it can stay for a long time. Microplastic is defined usually in the size range five millimeter and smaller and together with the important Chao Phraya river in Bangkok, Thailand, the main subject of this paper is described. More clearly, the aim of this paper is to provide a first-hand quantification of microplastics flowing into the Chao Phraya River. Samples were taken at upstream, middle and downstream locations in the river with a pump-system and were then analyzed in a lab. The result showed an increasing load of microplastic entering the river from Bangkok, for example the result for size range five to one millimeter showed a six times increase of microplastic between the upstream and downstream point.
Plast, däribland mikroplaster, är en vanlig förekommande produkt i samhället idag och börjar bli allt vanligare i hav där det också kan stanna ett långt tag efter att det hamnat där. Mikroplaster definieras oftast med storleks intervallet fem millimeter och mindre och tillsammans med den viktiga floden Chao Phraya i Bangkok, Thailand, är huvudämnet för denna studie beskriven. Mer tydligt, målet för denna studie är att förse en första kvantifiering av mikroplaster som flödar in till Chao Phraya floden. Prover togs på platser som var uppströms, i mitten och nedströms på floden och sedan analyserades dessa prover i ett laboratorium. Resultatet som framkom visade på ökande belastning av mikroplaster i floden från Bangkok, exempelvis visade resultatet för storleks intervallet fem till en millimeter på en sex gånger ökning av mikroplaster mellan uppströms platsen och nedströms platsen. Ökningen som troligen kommer från innerstaden kan bero på olika faktorer såsom väder, stadens avfallshantering och användningen av engångsprodukter som är av plastmaterial. Således påvisar detta vikten av, bland annat, en fungerande avfallshantering.

The increasing interest in converting energy from renewable resources into electricity has led to an increase in research covering the field of marine current energy, mainly concerning tidal currents and in-stream tidal turbines. Tides have the advantage of being predictable decades ahead. However, the tidal resource is intermittent and experiences local variations that affect the power output from a conversion system. The variability is mainly due to four aspects: the tidal regime, the tidal cycle, bathymetry at the site and weather effects. Each potential site is unique, the velocity flow field at tidal sites is highly influenced by local bathymetry and turbulence. Hence, characterizing the resource requires careful investigations and providing high quality velocity data from measurement surveys is of great importance. In this thesis, measurements of flow velocities have been performed at three kinds of sites. A tidal site has been investigated for its resource potential in one of all of the numerous fjords in Norway. Measurements have been performed to map the spatial and temporal variability of the resource. Results show that currents in the order of 2 m/s are present in the center of the channel. Furthermore, the flow is highly bi-directional between ebb and flood flows. The site thus have potential for in-stream energy conversion. A model is proposed that predicts peak current speed from information on tidal range at the site. A corresponding model can be set up and implemented at other similar sites affected by tides, i.e. fjord inlets connecting the ocean to a fjord or a basin. A river site serves as an experimental site for a marine current energy converter that has been designed at Uppsala University and deployed in Dalälven, Söderfors. The flow rate at the site is regulated by an upstream hydrokinetic power plant nearby, making the site suitable for experiments on the performance of the vertical axis turbine in its natural environment. The turbine has been run in uniform flow and measurements have been performed to characterize the extent of the wake. An ocean current site was a target of investigation for its potential for providing utilizable renewable energy. A measurement campaign was conducted, mapping the flow both spatially and temporally. However, the site was shown to not be suitable for energy conversion using present technique.
Det ökande intresset för att producera elektricitet från förnybara energikällor har lett till en satsning på forskning inom området marin strömkraft, främst när det gäller tidvattenströmmar och tidvattenturbiner för fritt strömmande vatten. Tidvatten har fördelen att vara förutsägbar årtionden i förväg. Dock så är tidvattenresursen periodisk och varierar lokalt vilket påverkar effektuttaget från ett kraftverk. Variationerna beror till största delen på fyra aspekter: antal hög- och lågvatten per dag, tidvattencykeln, djupförhållanden på platsen (batymetri) och vädereffekter. Varje potentiell plats är unik, vattnets hastighetsfält påverkas i hög grad av lokal batymetri och turbulens. Därför krävs noggranna undersökningar för att karakterisera resursen. Att tillhandahålla hastighetsdata av hög kvalitet från mätningar är därför av stor betydelse. I denna avhandling har mätningar av flödeshastigheter utförts på tre typer av platser. En plats med tidvattenströmmar, belägen i en av alla fjordar längs Norges kust, har undersökts för sin resurspotential. Mätningar har utförts för att kartlägga resursens variation i både tid och rum. Resultaten visar att strömmar i storleksordningen 2 m/s återfinns i mitten av kanalen. Dessutom uppvisar flödet liten variation från huvudriktningen för både inkommande (flod) och utgående (ebb) flöden. Platsen har således potential för energiomvandling av fritt strömmande vatten. En modell föreslås som förutsäger strömmarnas maxhastighet från information om höjdskillnaden mellan ebb och flod och vice versa. En motsvarande modell kan ställas upp och användas på andra platser med liknande förhållanden som berörs av tidvatten, dvs. fjordinlopp som förbinder havet med en fjord eller en bassäng. En älv fungerar som en plats för experiment för ett marint strömkraftverk som har utvecklats vid Uppsala universitet och sjösatts i Dalälven, Söderfors. Flödeshastigheten på platsen regleras uppströms av ett närliggande vattenkraftverk, vilket gör platsen bra för att utföra experiment på prestandan av den vertikalaxlade turbinen i dess naturliga miljö. Turbinen har körts i jämnt flöde och mätningar har utförts för att karaktärisera vakens utbredning. En plats med havsströmmar var mål för en utredning av dess potential för att ge användbar förnybar energi. En mätningskampanj genomfördes för att kartlägga flödets variation både rumsligt och tidsmässigt. Emellertid visade sig platsen inte vara lämplig för energiomvandling utifrån användning av nuvarande teknik.

This project was performed on assigment of Vattenfall R&D in Älvkarleby. The project was a first step in evaluating whether bubble curtains with vertical tubes could be suitable for diverting fish from hydro power intakes into fish passages. To determine this, prototypes were constructed, where one was tested in still water and one in running water. The tests in still water were carried out in a large cylindrical tank and the tests in running water were carried out in Kungsr¨annan in ¨Alvkarleby. A number of test variables were developed to be able to vary the tests. These test variables were hole size, number of holes, tube center-to-center distance, air flow and water velocity. The tests were carried out without fish, but a number of indicators were developed to be able to compare and evaluate the tests. For the tests in still water, these indicators were the width of the bubble curtain created by a single tube and the horizontal movement of the air bubbles, to determine whether the hydrostatic pressure from the surrounding water had any effect on the appearance of the bubble curtain. For the tests in running water, the indicators were the bubble curtain density, the curvature of the tubes and the movement of the tubes. All experiments were documented using cameras and the results were then obtained through image processing in the software MATLAB. The results showed that the width of the bubble curtain created by a single tube varied between 12 and 34 cm for pressures between 0.5 and 2.0 bar. It was concluded that the hydrostatic pressure was of minimal significance for the appearance of the bubble curtain, at least for depths up to 1.95 m. For the tests in running water, the air flow rate and tube center-to-center distance was of the greatest importance for the bubble curtain density. The curvature of the tubes were most affected by the size of the holes and the movement of the tubes were most affected by the number of holes.
Detta projekt utfördes på uppdrag av Vattenfall R&D i Älvkarleby. Projektet var ett första steg i att utvärdera om bubbelridåer med vertikala slangar skulle kunna lämpa sig för att avleda fisk från vattenkraftverk vidare mot fiskpassager. För att avgöra detta konstruerades prototyper, där en testades i stilla vatten och en i rinnande vatten. Testerna i stilla vatten utfördes i en stor cylindrisk tank och testerna i rinnande vatten utfördes i Kungsrännan i Älvkarleby. Ett antal testvariabler togs fram för att kunna variera testerna. Dessa testvariabler var hålstorlek, antal hål, avstånd mellan slangarnas centrum, luftflöde samt vattenhastighet. Testerna gjordes utan fisk, men ett antal indikatorer togs fram för att kunna jämföra och utvärdera testerna. För testerna i stilla vatten var dessa indikatorer bubbelridåns bredd skapad av en enskild slang samt luftbubblornas horisontella förflyttning, för att avgöra om det hydrostatiska trycket från omgivande vattnet hade någon effekt på bubbelridåns utseende. För testerna i rinnande vatten var indikatorerna bubbelridåns täthet, slangens krökning samt slangens rörelser. Alla experiment dokumenterades med hjälp av kameror och resultaten togs sedan fram genom bildhantering i programvaran MATLAB. Resultaten visade att bubbelridåns bredd skapad av en enskild slang varierade mellan 12 och 34 cm för tryck mellan 0,5 och 2,0 bar. Det bedömdes att det hydrostatiska trycket var av minimal betydelse för bubbelridåns utseende, åtminstone för djup upp till 1,95 m. För testerna i rinnande vatten visade resultaten att luftflödet och avståndet mellan slangarnas centrum var av störst betydelse förr bubbelridåns täthet. Slangens krökning påverkades mest av hålens storlek och slangens rörelser påverkades mest av antalet hål.

Vattentillgången på Öland har under en lång tid varit mycket ansträngd och har kommit till en punkt då det inte längre är hållbart. För att nå en mer långsiktig lösning planerar Mörbylånga kommun med hjälp av Norconsult att bygga ett vattenreningsverk. Detta kommer att rena bräckt vatten ifrån Kalmarsund samt processvatten ifrån Guldfågeln AB, som tillsammans kommer att fungera som ett komplement till det redan befintliga sötvattnet. Två pilotanläggningar som renar processvatten ifrån en industri, genom ultrafilter kombinerat med omvänd osmos, har utvärderats. En metod för att sammanställa de kostsamma driftparametrarna elförbrukning, förbrukning av kemikalier samt underhållsarbete vid drift och membranens inköpskostnad genom en LCC har tagits fram. Denna metod ger en ungefärlig totalkostnad per kubikmeter av det renade vattnet. Även vattenkvaliteten på ingående råvatten, vattnet mellan membranen samt det utgående vattnet har analyserats. Detta för att undersöka att processerna fungerar som den ska, samt ge en indikation på vilka mineraler som kommer att behöva tillsättas i efterhand. Pilot B blir ca fem kronor dyrare per kubikmeter jämfört med Pilot A. De totala kostnaderna, 9.70 – 10.79 kr/m3 för Pilot A och 15.19 – 15.28 kr/m3 för Pilot B, kan jämföras med den nuvarande kostnaden för en kubikmeter vatten i Mörbylånga, 15 kr/m3, samt den kostnad kommunen betalade sommaren 2016 för att frakta vatten i tankbilar, 70 kr/m3.

I Sverige finns i dagsläget närmare 10 000 dammar i våra vattendrag. Dammar som har varit en viktig del i den svenska historien men som nu utgör ett hot mot att uppsatta miljömål nås. Dammarna fragmenterar effektivt vattendragen då de utgör vandringshinder för fisk och andra vattenlevande organismer.  På senare tid har problemen som dessa dammar skapat blivit högre prioriterat av myndigheter och beslutsfattare. För att uppnå EU:s miljökvalitetsnormer krävs åtgärder vid i stort sett samtliga av Sveriges dammar. Vid vissa av dessa får naturen kompromissa och fiskvägar av olika slag tas i anspråk. Total utrivning av dammar är i Sverige fortfarande en ovanlig åtgärd men som börjar få spridning. Utrivning har visat sig vara det mest ekonomiska alternativet samtidigt som det bästa för miljön då det återställer inte bara konnektiviteten utan även vattendragets naturliga geomorfologiska processer och flödesdynamik.  I denna studie har konsekvenserna av en avsänkning av Dragby kvarndamm i Björklingeån undersökts. Studien har genomförts genom att sammanväga data från biotopkartering, elfiske samt en hydraulisk modellering i HEC-RAS. Den hydrauliska modelleringen visade hur flödesförhållanden och fallhöjd kommer fördela sig vid en potentiell avsänkning av Dragby kvarndamm. Tillsammans med övriga undersökningar kunde en sammanvävd bild av konsekvenserna av en avsänkning formas. Vid en avsänkning kommer vattenytan sänkas med 1-1,7 m och inga nya strömsträckor kommer att bildas. Trots detta tyder elfisket och biotopkarteringen på att en avsänkning kommer att gynna arter som till exempel lake. En avsänkning kan därav bidra till ökad ekologisk status i Björklingeån.
Sweden is a country revolved around different types of water. With a coastline stretching around a big part of the country. The Baltic Sea which is fed with so much fresh water that it classifies as a brackish sea. The fresh water from Sweden originates from almost 100 000 lakes and nearly 30 000 rivers and streams. However, these different waterways are heavily impacted by approximately 10 000 artificial dams. Dams that for example block fish from migrating to their spawning grounds.  In the last couple of years, the problems revolving around dams have been put higher up on the agenda of politicians and authorities. Significant efforts need to be made to be able to reach the goals of the European Water Framework Directive. Those efforts include building different kinds of fish passage solutions around dams, but also removing dams that no longer have a purpose. Dam removal is often the most cost-effective solution and at the same time the one with most ecological benefits.    In this study, the consequences of a removal of the Dragby mill dam have been investigated. The study have been done by collecting and combining data from habitat assessment, electrofishing and hydraulic modeling in HEC-RAS. The hydraulic modelling showed that the water level upstream of the dam will decrease with approximately 1-1.5 m if the dam is removed.  Simulated water velocities indicate that no rapids and stream habitat suitable for trout will immerse if the dam is to be removed. Nonetheless, the combined information suggests that a dam removal would most likely benefit other species such as the threatened burbot. Therefore, a removal of Dragby mill dam could result in a ecological boost for river Björklingeån.

Målet med detta projekt var att jämföra nuvarande dricksvattenproduktion på Åland med ett eventuellt kompletterande avsaltningsverk, samt undersöka om det är rimligt att uppföra ett sådant. Detta genomfördes genom informationsinsamling i en litteraturstudie och jämförelse mellan nuvarande vattenverk och ett eventuellt avsaltningsverk i en beslutsmatris. Kategorier som ansågs relevanta för jämförelsen identifierades och sedan utvecklades dessa genom att identifiera parametrar som byggde upp kategorierna. Den insamlade informationen användes sedan för att klassa de olika parametrarna inom kategorierna och en samlad bedömning gjordes. De kategorier som undersöktes var: dricksvattenkvalitet, miljökonsekvenser, energiförbrukning och kostnader samt tillräcklig och säker dricksvattentillgång. Det eventuella kompletterande avsaltningsverket ansågs kunna konkurrera med nuvarande vattenproduktion med avseende på alla dessa fyra kategorier och metoden bedömdes vara en bra grund för jämförelsen. För att utveckla projektet i framtiden rekommenderades modellering och en pilotstudie.

För att uppskatta influensområdet till följd av skyddsinfiltartion finns ett antal analytiska modeller att tillämpa. Dessa modeller tar hänsyn till parametrar så som hydraulisk konduktivitet och magasinkoefficient, men de följer också med en rad antaganden som i praktiken inte kan uppfyllas. En alternativ tillvägagång för att bestämma influensområdet är därför med hjälp av numeriska modeller, som i större grad kan göras platsspecifika. Numeriska modeller är till följd av detta mer tidskrävande och behöver mer indata. I denna studie undersöktes vilken metod som är bäst lämpad för att bestämma skyddsinfiltrationens influensområden för en fallstudie i Bromstens industriområde, belägen cirka 15 km nordväst om Stockholm centrum. Två numeriska modeller med varierande underlag av platsspecifika data utvecklades över områdets geologi och grundvattenmagasin för att kunna simulera grundvattennivåer med och utan infiltration. Utöver detta beräknades influensområdet med fyra analytiska modeller. Modellerna testades sedan utifrån olika scenarion, där såväl dataupplösning som den platsspecifika kännedomen över området stegvis ökades. Platsspecifika data tillkom till följd av geotekniska undersökningar och hydrogeologiska tester. Studien ämnar även att besvara vilken data som är av störst vikt för att bestämma influensområdet med de analytiska respektive numeriska modellerna samt vilka skillnader som uppstår mellan analytiskt beräknade influensområden och numeriskt simulerade influensområden. Resultaten visar att de numeriska modellerna i huvudsak är känsligast med avseende på den hydrauliska konduktiviteten, samt att den enklare numeriska modellen är känslig för magasinkoefficienten, något som indikerar att denna modell inte uppnår jämvikt i enlighet med vad som observerats i fält. Utöver detta stod det klart att vattenavgivningstalet inte hade någon nämnvärd inverkan på resultaten. Bland de analytiska modellerna råder den största känsligheten i magasinkoefficienten, följt av konduktiviteten. För Sichardts formel, som inte tar hänsyn till magasinkoefficienten var konduktiviteten den känsligaste parametern. Akvifärens mäktighet, vilken reviderades mellan scenario 2 och 3, hade ingen betydande inverkan på de analytiska modellerna. Vidare visade infiltrationstestet på stora skillnader i skyddsinfiltrationens influensområde med avseende på de olika modellerna och dataunderlaget. Den minsta avvikelsen mätt i residualer observerades för den komplexa numeriska modellen under scenario 4, vilket motsvarar det scenario då dataunderlaget var som störst. Trots att detta scenario tillsammans med modell anses vara det dyraste fallet, anses detta vara det bästa och samtidigt mest tillförlitligt metoden för att uppskatta skyddsinfiltrationens influensområde.
To evaluate the area of influence due to artificial infiltration several analytical models are available. Some of the parameters taken into account by these models are the hydraulic conductivity and storage coefficient, but with these models some assumptions, which in reality cannot be fulfilled, are made. An alternative approach to evaluate the area of influence is therefore with numerical models, which in a greater extent account for the site-specific conditions. Due to this, numerical models are more time consuming and require more input data. This project aims to investigate the most effective approaches to evaluate the area of influence due to artificial infiltration for a case study in Bromsten, located 15 kilometers northwest of Stockholm. Two numerical models, with different background data due to the extent of site knowledge, were developed to represent the site's geological settings and groundwater properties to simulate the groundwaterlevels with and without infiltration. Moreover the area of influence were calculated with four analytical models. All of the models were then applied on four different scenarios, in which the data resolution and the site knowledge increased. Site-specific data was added as a result of geological surveys and hydrogeological tests. The study also aims to answer which data is most important in order to determine the area of influence with analytical and numerical models and what differences there are between the analytical solutions compared with the numerical solutions. Among the methods investigated, constructing a more complex model with data from scenario 4, the scenario with the greatest data supply, resulted in the most reliable results and was therefore the best method and the method to choose for this case-study. Other results indicated that the numerical models first of all are sensitive to the conductivity and that the more simpel numerical model is sensitive to the storage coefficient as well. The last result shows that this model does not reach the steady state conditions as observed in field, which highlights the importance of goetechnical investigation for the numerical models. Moreover none of the numerical models were sensitive to the specific yield. Among the analytical models the storage coefficient was the most important followed by the conductivity. For one of the analytical models (Sichardts formula) the conductivity was the most sensitive parameter. The thickness of the aquifer had no significant impact on the analytical models.

I Sverige finns cirka 2000 vattenkraftverk men endast 10 procent har någon form av omlöp eller annan lösning (Risinger, 2012). Nya, strängare regler håller nu på att införas. Sedan 2014 finns en gemensam strategi från Energimyndigheten och Havs- och vattenmyndigheten för åtgärder i svensk vattenkraft (Risinger, 2014). En godkänd fiskväg är ett av kraven.Särskilt den småskaliga vattenkraften (energitillförsel under 10 MWh enligt Risinger (2012)) drabbas. Deras intäkter står många gånger i proportion till energiproduktionen och därmed saknas ofta de ekonomiska förutsättningarna för en fiskväg. Vidare kommer en del av vattnet, och därmed potentiella inkomster, att gå förlorade. Den här undersökningen syftar till att utröna vad ett omlöp får för konsekvenser i form av effektförluster. Det är naturligtvis omöjligt att komma fram till ett universellt svar. Istället mäts förlusterna hos ett specifikt mindre verk som redan har ett omlöp: Åby vattenkraftverk som ägs och drivs av Växjö kommun. Metoden som används är traversering i kombination med hydroskopisk flygel. Sedan tidigare finns beräknade värden från kommunen för flödet i omlöpet. Dessa jämförs med undersökningens uppmätta värden. Undersökningen visar att vid normalt vattenstånd (165,13 MÖH) flödar 167 ± 10 l/s vatten genom omlöpet. Detta är ett 70 l/s större flöde i jämförelse med kommunens beräknade värde. Förklaringar till den skillnaden ges av mätfel då djupet mättes och att inloppet hade byggts om mellan kommunens beräkningar och utförda mätningar. Även den formel som användes då de beräknade värdena togs fram föreslås som en tänkbar felkälla. 167 ± 10 l/s innebär ett bortfall om 4,2 ± 0,3 kW potentiell effekt.
There are around 2000 hydropower plants in Sweden, but only 10 percent of them has a bio channel, fishway or equivalent solution (Risinger 2012). New, more strict rules are now about to be introduced. Since 2014 there is a mutual strategy from the two Swedish authorities ”Energimyndigheten” and ”Havs- och vattenmyndigheten”, which demands multiple actions from Swedish hydropower. (Risinger, 2014). An approved fishway is one of these.The small-scale hydropower plants (plants who produce less than 10 MWh according to Risinger (2012)) are especially affected from this. Their income is proportional to their production and therefore they’ll usually lack the economical ability to build a fishway. Furthermore, a part of the streaming water (which otherwise would equal income) will get lost. This study aims to decide the loss of effect a fishway causes. Of course, it is impossible to derive a universal answer. Instead the losses are measured at a specific smaller plant that already has a fishway: Åby hydropower plant that is owned and operated by Växjö municipality. Method being used is traversing in combination with a turbine flow meter. There are already calculated flows made by the municipality. These values will be compared with the measured values. The study shows that at a normal water level (165,13 m.a.sl) 167 ± 10 l/s of water is streaming through the fishway. This is a 70 l/s bigger flow in comparison with the municipality’s calculations. An explanation to this difference is given by measurement errors when the depth was measured, that the intake had been modified between when the calculations was being made and when the study’s measurements took place. Also, the formula being used for the calculated values is proposed as a possible source of error. 167 ± 10 l/s will result in a loss of 4,2 ± 0,3 kW potential effect.

In the pursuit of low-carbon, renewable energy sources one option with great potential in the UK is tidal energy. Specifically the proposed construction of the Swansea Bay Tidal Lagoon (SBTL) in South Wales has become one such discussed option. With a potential net annual output of 400 GWh and a 120-year lifetime the scheme represents a long-term and large-scale electricity production option. An assessment of carbon emissions and embodied energy (EE) of the lagoon’s life cycle was carried out. Total lifetime carbon emissions for the SBTL are in the region of 470,000 tCO2e and EE was found to be around 7,800 TJ. The assessment shows that the SBTL has significantly lower emissions per year than the existing National Grid mix and with emissions of around 0.01 kgCO2e/KWh is significantly lower than the UK emissions target of 0.07 kgCO2e/KWh. Energy payback of the SBTL was found to be in the region of 5.5 years. The use of dredged ballast infill sourced from within the area of the lagoon plays an important role in keeping emissions and energy use low; and is a key consideration when planning future tidal lagoon structures.

Producing electricity from marine renewable resources is a research area that develops continuously. The field of tidal energy is on the edge to progress from the prototype stage to the commercial stage. However, tidal resource characterization, and the effect of tidal turbines on the flow, is still an ongoing research area in which this thesis aims to contribute. In this thesis, measurements of flow velocities have been performed at three kinds of sites. Firstly, a tidal site has been investigated for its resource potential in a fjord in Norway. Measurements have been performed with an acoustic Doppler current profiler to map the spatial and temporal characteristics of the flow. Results show that currents are in the order of 2 m/s in the center of the channel. Furthermore, the flow is highly bi-directional between ebb and flood flows. The site thus has potential for in-stream energy conversion. Secondly, a river site serves as an experimental site for a marine current energy converter that has been designed at Uppsala University and deployed in Dalälven, Söderfors. The flow rate at the site is regulated by an upstream hydro power plant, making the site suitable for experiments on the performance of the vertical axis turbine in a natural environment. The turbine was run in steady discharge flows and measurements were performed to characterize the extent of the wake. Lastly, at an ocean current site, the effect that transiting ferries may have on submerged devices was investigated. Measurements were conducted with two sonar systems to obtain an underwater view of the wake caused by a propeller and a water jet thruster respectively. Furthermore, the variability of the intermittent renewable sources wind, solar, wave and tidal energy was investigated for the Nordic countries. All of the sources have distinctly different variability features, which is advantageous when combining power generated from them and introducing it on the electricity grid. Tidal variability is mainly due to four aspects: the tidal regime, the tidal cycle, local bathymetry causing turbulence, asymmetries etc. and weather effects. Models of power output from the four sources was set up and combined in different energy mixes for a “highly renewable” and a “fully renewable” scenario. By separating the resulting power time series into different frequency bands (long-, mid-, mid/short-, and short-term components) it was possible to minimize the variability on different time scales. It was concluded that a wise combination of intermittent renewable sources may lower the variability on short and long time scales, but increase the variability on mid and mid/short time scales. The tidal power variability in Norway was then investigated separately. The predictability of tidal currents has great advantages when planning electricity availability from tidal farms. However, the continuously varying tide from maximum power output to minimum output several times per day increases the demand for backup power or storage. The phase shift between tidal sites introduces a smoothing effect on hourly basis but the tidal cycle, with spring and neap tide simultaneously in large areas, will inevitably affect the power availability.