Search

Vissa vattenkraftverk drivs med korttidsreglering som möjliggör snabb anpassning av elproduktion, vilket sker genom hastiga förändringar i vattenflöde. Flera olika typer av organismer påverkas negativt av korttidsreglering, till exempel fiskar. En möjlig konsekvens är strandning, vilket innebär att fiskar hamnar i torrlagt substrat eller annat ogynnsamt habitat. Risken för strandning påverkas av flera faktorer. I denna studie undersöktes hur strandningsrisk hos öringyngel (Salmo trutta) påverkas av tillgång till skydd och ljusförhållande, där prediktionerna var att strandningsrisken skulle vara större vid tillgång till skydd och i mörker. Dessa två faktorer testades i en 2x2 design. Det fanns en tendens till en större andel strandade yngel vid tillgång till skydd (48 ± 8,2 %) jämfört med när det inte fanns skydd (35,7 ± 23,7 %) och en större andel strandade vid ljusa förhållanden (50,2 ± 16 %) än i mörker (33,4 ± 17,3 %). Påverkan av tillgång till skydd på strandningsrisk var inte annorlunda vid de olika ljusförhållandena. Utifrån dessa resultat är rekommendationen för att minska strandningsrisken hos öringyngel att flödesreglering genomförs i mörker och att bottenstrukturen beaktas, vilket måste göras i varje enskilt fall. Some hydropower stations use hydropeaking to be able to swiftly adjust electricity production, which is done through rapid alterations in water flow. Several types of organisms are negatively affected by hydropeaking, including fishes. One possible consequence of hydropeaking is stranding, which occurs when fish are separated from the water body and end up in dewatered substrate. The risk of stranding is influenced by several factors. The aim of this study was to investigate how stranding risk in brown trout fry (Salmo trutta) is affected by shelter availability and light conditions. The predictions were that stranding risk would be higher in conditions with available shelters and in darkness. The two factors were tested in a 2x2-design. There was a tendency for stranding rate to be higher when shelters were available (48 ± 8.2 %) compared to when there were none (35.7 ± 23.7 %), and stranding rate was higher in light (50.2 ± 16 %) than in darkness (33.4 ± 17.3 %). The effect of shelter availability on stranding risk did not differ between the two light treatments. Based on these results, in order to reduce stranding risk in brown trout fry the recommendation is that flow regulation should be carried out in darkness and that the bottom structure should be considered, which must be done on a case-by-case basis.

Syftet med denna uppsats är att undersöka vad som skiljer de lämningar åt från kvarnverksamhet som inte finns i Fornsök från de som är registrerade som kulturlämning. Historiskt kartmaterial har studerats för att försöka få en uppfattning om det är så att de inte platsar i ramen för en forn- kulturlämning, dvs tillkommen efter år 1850 och om det är därför de inte finns i registret. Alla lämningarna från kvarnar i Forshälla socken går att återfinna på kartor före år 1850. Uppsatsen önskar också öka uppmärksamheten på denna typ av lämningar i skog och mark så att de erhåller ett starkare skydd när skogen ska avverkas. En analys har gjorts gällande var och en av lämningarna och miljön runt dessa och om de riskerar att skadas vid en avverkning av skogen. The purpose of this essay is to investigate what distinguishes the remains from mill activities that are not found in Fornsök from those that are registered as cultural remains. Historical map material has been studied to try to get an idea of whether it is the case that they do not fit within the framework of an ancient cultural relic, i.e., added after the year 1850 and if that is why they are not in the register. All the remains from water mills in Forshälla parish can be found on maps before the year 1850. The essay also wishes to increase attention to this type of remains in forest and land so they can receive stronger protection when the forest is cut down. An analysis has been made of each of the remains and the environment around them and whether they are at risk of damage when the forest is harvested.

En stor del av jorden består av vatten och hela 7% av biodiversiteten på jorden är stödd av färskvattensystem. Detta gör dessa system till mycket värdefulla och det är viktigt att en hållbar utveckling främjas för att inte äventyra dessa system. Vattenkraft och dammar utgör idag ett av de största hoten för den biologiska mångfalden i sjöar och vattendrag. Då effekterna på miljön av vattenkraftverk blivit alltmer uppmärksammade och nya krav ställs på att vattenkraftverk ska följa EU:s miljökrav kommer avveckling och utrivning av vattenkraftverk och dammar troligtvis att bli vanligare. Syftet med studien är att undersöka hur allmänheten ser på att avveckla och riva ut vattenkraften och dammar i Nyköpingsån, detta kan bidra med en bild av huruvida befolkningen bemöter förändring i närområdet och en förbättrad kunskap kring hur olika faktorer påverkar riskuppfattning hos medborgare. Enkätstudie har genomförts, enkäten har varit tillgänglig via internet och totalt kom 51 svar in. Datat analyserades med hjälp av korstabeller och chi-två test. Resultatet visade att det geografiska avståndet inte hade någon signifikant påverkan. Utbildningsnivån hade inte heller någon signifikant påverkan även om en något lägre riskuppfattning hos individer med högre utbildningsnivå fanns. Nuvarande elavtal hade en signifikant påverkan på riskuppfattningen. Studien visade att individer uppfattar risk på olika sätt, för framtida studier skulle det vara önskvärt att fördjupa med kvalitativ studie. A large part of the earth consists of water and 7% of all biodiversity on earth is supported by freshwater systems. This makes these systems very valuable, and it is important that sustainable development is promoted as not to jeopardize these systems. Hydropower and dams are among the biggest threats to biodiversity in lakes and rivers. As the effects on the environment from hydropower gained more attention and new requirement are set on hydropower to meet EU: s environmental requirements, removal of hydropower and dams will likely become more common. The purpose of this study is to investigate how the public perceives the removal of hydropower and dams, this could contribute to a picture of how the public meets change in the local area and improve knowledge of how different factors affect the risk perception among citizens. A survey was conducted, the survey was accessible through internet and a total of 51 was received. The data were analysed with the help of crosstabs and chi-square test. The results showed that the geographical distance did not have a significant effect on risk perception. The level of education did not have a significant effect though a slightly lower risk perception among individuals with higher education levels existed. Currants electricity contract did have a significant effect on the risk perception.

Svenska vattendrag har sedan länge utnyttjats och exploaterats för mänskliga behov och vattenkraftsförsörjningen utvecklades snabbt under 1900 talet. Med tiden upptäcktes dock de negativa ekologiska konsekvenser som vattenkraften hade för livet i och kring vattendragen. Trots detta anses vattenkraften idag vara en betydelsefull energikälla då den är förnybar och enkelt kan lagras. På grund av nya riktlinjer från Vattendirektivet samt målsättningar inom miljökvalitetsmålen ”Levande sjöar och vattendrag” samt ”Ett rikt växt- och djurliv”, ska svensk vattenkraft förses med nya miljövillkor som bland annat syftar till att förbättra ekologisk status i svenska vattendrag. Undersökningen ämnar jämföra vilka särskilt betydande faktorer (för ett vattendrags ekologiska status och biodiversitet) som används i tillståndsprövningen av små vattenkraftverk i samband med förändrade miljövillkor. Genom att utföra en litteraturstudie i ämnesområdet, undersöka pågående vattenvårdsprojekt, samt jämföra två olika domstolsbeslut gällande förändrade miljövillkor i små vattenkraftverk, har undersökningen kommit fram till att de mest betydande faktorer som används i tillståndsprövningen är konnektivitet och heterogenitet i vattendragets strömbild. Swedish streams have long been utilized and exploited for human needs and the hydropower supply developed rapidly during the 20th century. Over time, however, the negative ecological consequences that hydropower had for life in and around streams were discovered. Despite this, hydropower is today considered a significant energy source as it is renewable and can be easily stored. Due to new guidelines from the Water Framework Directive and objectives within the Swedish environmental quality objectives "Flourishing Lakes and Streams" and "A Rich Diversity of Plant and Animal Life", Swedish hydropower will be provided with new environmental conditions, which among other things aim to improve ecological status in Swedish streams. The study intends to compare which particularly significant factors (for the ecological status and biodiversity of a watercourse) are used in the permit testing of small hydropower plants in connection with changed environmental conditions. By conducting a literature study in the subject area, examining ongoing water management projects, and comparing two different court decisions regarding changed environmental conditions in small hydropower plants, the study has concluded that the factors used primarily in permit testing are connectivity and heterogeneity in the draft current.

Hydropower production has advantages but also negative ecological consequences. Thisstudy analyzes the degree of flow variations downstream Viforsen's power plant to investigate how well the regulated flow is re-regulated towards a more natural flow pattern. The studyalso examine effects of the regulation on valuable salmon habitats in the section from Viforsen's power plant down to the sea and whether there is a downstream gradient in the presence of different fish species. Data on water level changes was obtained by installingthree pressure loggers in a gradient downstream of the Viforsen power plant. Collection of hourly flow-data in Viforsen and Vindelälven have been part of the data in the survey. The presence of different species of fish was determined by examination of the Swedish electrofishing registry. Results showed a strong correlation between flow and water level at all three sites in Ljungan and there is no ecologically significant dampening of water level fluctuations downstream Viforsen. The current requirement for a minimum discharge of 30 m3/s is too low as important salmon habitats risk being drained. The strong correlation between water levels and flow that this study shows make it possible to map in more detail the risks of valuable salmon habitats drying up. The results also showed that typically marine species” of fish are much more common in Viforsen than in Vindelälven. This study emphasizes that ecologically sustainable flows are complex and relevant field investigations at each watercourse are necessary when reconsidering and designing the new environmental conditions.

Vattenkraften har en negativ miljöpåverkan på flera sätt, inte minst genom fragmentering av vattendrag. Därför är det viktigt att studera åtgärder som potentiellt minskar vattenkraftens inverkan. Här undersöktes experimentellt avledningseffektivitet och tidsåtgång för nedströmsvandrande atlantlaxsmolt hos låglutande avledare i en strömränna. Smolten startade uppströms om anläggningen och registrerades ifall de besökte flyktöppningarna i passagelösningen för nedströmsmigrerande fisk. Inom båda huvudtyperna, α- och β-avledare, testades tre olika avledare vardera där α-avledarna bestod av galler med spaltvidderna 15, 18 och 30mm. β-avledarna innefattade två galler med spaltvidderna 15 och 30 mm samt ett kevlarnät med entumsmaskor. Resultaten visade att hos α-avledare hade spaltvidden hos gallret betydelse för effektiviteten mellan största och minsta gallret. Mellan β-avledarna med 15 och 30 mm spaltvidd hade spaltvidden ingen betydelse varken för avledningseffektivitet eller tid till passage. Däremot var entumsnätet mindre effektivt. Resultaten indikerade att β-avledare var generellt mer effektiva än α-avledare med högre avledningseffektivitet, möjligen på grund av olikheter i konstruktionerna av flyktöppningarna i anslutning till avledarna. Resultatet pekar också på att β-galler kan ge upphov till en beteenderespons hos smolten som inte registrerades hos α-galler. Hydropower has a negative environmental impact in several ways, not least through fragmentation of watercourses. This makes it important to study measures that potentially reduce the impact of hydropower. Here, diversion efficiency (passage) and time spent migrating by Atlantic salmon smolts was tested experimentally in a flume equipped with low-slope diverters, simulating passage of a hydropower plant. The smolt were released upstream of the facility and were registered if they visited the entrance to the flume’s passage solution for downstream migrating fish. In both main types, α- and β-diverters, three different diverters were tested each, where the α-diverters consisted of bar racks with gap widths of 15, 18 and 30mm. The β-diverters included two bar racks with gap widths of 15 and 30 mm and a kevlar net with 25 mm meshes. The results showed that in α-diverters, the gap width of the racks was important for the efficiency between the largest and smallest gap widths. Between the β-diverters with 15- and 30 mm gap width, the gap width had no significance either for efficiency or time to passage. However, the one-inch net was less efficient. The results indicated that β-racks were generally more efficient than α-racks with higher diverting efficiency, possibly due to differences in the constructions of the escape openings adjacent to the diverters. The result also suggests that β-racks may give rise to behavioral responses in the smolt that was not registered in α-racks.

En växande befolkning och ett överutnyttjande av jordens resurser kräver att samtliga människor samarbetar för att uppnå miljömålen. De flesta av Sveriges vattendrag har blivit negativt påverkade av mänskliga aktiviteter, så som timmerflottning och utbyggnad av vattenkraft. Vattenkraften står för cirka hälften av Sveriges årliga, totala elproduktion och på grund av att vattnet däms upp blir dammen ett fysiskt hinder vid förflyttning för bland annat lax och öring i vattendragen (ett så kallat vandringshinder). Idag bedrivs fisket vid Dalälven i Älvkarleby på kompensationsutsatt fisk. Lax och havsöring konkurrerar hårdare om kvarvarande platser och har svårt att passera Kungsådran på grund av vandringshinder. Det finns ett fiskevårdsförslag för restaureringsåtgärder i Kungsådran som kräver att aktörer måste enas i konstruktiva dialoger. Syftet med denna studie är att skapa en insikt i hur utformning av restaurering av Kungsådran i nedre Dalälven kan gynna förutsättningarna för ett förbättrat lax- och havsöringsbestånd genom att studera relevanta aktörers miljöarbeten. Studien syftar även till att studera om restaurering av vattendrag kan utformas i linje med det svenska miljömålet Levande sjöar och vattendrag. Kvalitativ intervjustudie med semistrukturerade intervjuer användes för att utföra denna studie. Resultatet visar att Kungsådrans lax och havsöring är kraftigt utsatt av vandringshinder. Det finns ett behov av att restaurera Kungsådran enligt det framtagna fiskevårdsförslaget, men att även flera fiskevårdsåtgärder behöver utföras i andra delar av nedre Dalälven för att förbättra lax- och havsöringsbestånden. Det visar även att nya rutiner för uppfödd smolt behöver upprättas. Diskussion: De uppfödda öringarnas tillstånd är negativt påverkade. På grund av att uppfödd öring har ett avvikande beteende är fortsatt genetiska studier på uppfödd fisk viktigt för att främja genetiska förändringar. Samtidigt som restaurering bidrar till ett ökat bestånd av vilda havsöringar. Forskning är betydelsefullt, utan vetenskap kan vi varken hålla oss uppdaterade eller skapa nya underlag. Däremot finns det en osäkerhet om valet av plats och om tillvägagångsättet som SLU:s aktuella fiskeförsök vid Kungsådran gör mer nytta än onytta i befintligt läge. Enligt denna studie verkar det i dagsläget svårt att nå det svenska miljömålet Levande sjöar och vattendrag. A growing population and the over-exploitation of the earth's resources require all people to work together to achieve the environmental objectives. Most of Sweden's watercourses have been negatively affected by human activities, such as timber rafting and the expansion of hydropower. Due to the water being dammed up, the dam becomes a physical barrier to movement in the watercourse (obstacles to migration). Hydropower accounts for about half of Sweden's annual total electricity production. Today, fishing is carried out at Dalälven in Älvkarleby on compensatory fish. Salmon and sea trout compete harder for remaining places and find it difficult to pass Kungsådran due to hiking obstacles. There is a fishing conservation proposal for restoration in Kungsådran, which requires actors to agree in constructive dialogues. The purpose of this study is to create an insight into how the design of restoration of Kungsådran in lower Dalälven can benefit the conditions for an improved salmon and sea trout population by studying the environmental work of relevant actors. The study also aims to study whether restoration of watercourses can be designed in line with the Swedish environmental goal Living lakes and watercourses. Qualitative interview study with semistructured interviews was used in this study. The results show that fish in Kungsådran is heavily exposed to migratory obstacles. There is a need to restore Kungsådran according to a developed fishing conservation proposal, but that several fishing conservation measures also need to be carried out in other parts of the lower Dalälven river. It also shows that new procedures for bred smolt need to be established. Discussion: Trout's genetic stock is negatively affected. Partly because bred trout have a deviant behavior and hence continued genetic studies on bred fish are important to pro-mote genetic change. Research is important, without science we cannot keep up to date or create new data. However, there is uncertainty about the choice of location and whether the procedure that SLUs current fishing experiments at Kungsådran do more good than harm in the existing situation. According to this study, it currently seems difficult to reach the Swedish environmental goal Of Living Lakes and Watercourses.

In this paper a system of hydropower plants isanalyzed with the aim of finding a breaking point at which thesystem can no longer handle an alternating electric load whilekeeping the water spillage at a minimum. A model of a partof A° ngermana¨lven with ten power plants were implemented inthe optimization software Spine in order to achieve this. Themodel was then supplied with data of two very challenging casescenarios during a year of operation. The result shows that thesystem, when met with a frequently changing load during theperiod of high local inflow, is able to sustain a high load whilemaintaining stability. On the other hand the case of having thelowest local inflow combined with the highest reservoir levels isalso stable but only with a lower electric load. In conclusion;hydropower systems appear to play a key role in controllingpotential variations in the power system due to its flexibility andstoring capacity. A broader look at large hydropower systemsin Sweden would, however, give us a clearer picture of how wellthese systems can serve as a compensatory energy source in futureCO2-free power systems. I den här rapporten analyseras ett system avvattenkraftverk med målet att hitta brytpunkten för när systemetinte längre kan tillgodose en skiftande last samtidigt som spill avvatten hålls minimalt. En modell av en del av ångermannälvenimplementerades med tio kraftverk i optimeringsprogrammetSpine för att uppnå detta. Modellen kompletterades sedan meddata från de två veckor då förhållandena för drift var somvärst. Resultatet visar att systemet är stabilt när det belastasmed en snabbt skiftande last och ger då högst elproduktionnär tillrinningen är maximal. Veckan med lägst tillrinning samthögst vattennivå i reservoarerna modellerades också, dock medlägre elproduktion. Slutsatserna som kan dras är att system avvattenkraft verkar vara en viktig del i elproduktionen för attkunna kompensera potentiella variationer i framtida el-system.En mer omfattande studie och modell av vattenkraftverk skulledock ge en bättre bild av hur väl dessa system kan agera som denkompensatoriska faktorn i framtidens koldioxidfria el-system. Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm

Sammanfattning Biflödesområden och sammanflödeszoner spelar en viktig roll, inte minst genom deras förmåga att förändra miljöförhållandena och framkalla ett biologiskt svar i huvudfåran de rinner ut i. Biflödesområden utgör även platser med högt inneboende ekologiskt värde, där särskilda biofysiska processer och ekologiska tjänster ofta är koncentrerade. Syftet med denna studie var att undersöka huruvida biflödesmynningsområden inom Klarälvens avrinningsområde utgjorde hotspots för fisk samt kartlägga eventuella fluviala påverkansfaktorer. Parametrar som studerades var artförekomst och medeltäthet samt omvärldsfaktorerna medeldjup, lokalbredd, bottensubstrat, vattennivå, vattenhastighet och förekomsten av vandringshinder i vattendraget. Flest arter återfanns i Klarälvens huvudfåra, varpå biflödesmynningarna hade näst flest arter och uppströms biflödena lägst antal arter. Medeltäthet av arterna bergsimpa (Cottus poecilopus), elritsa (Phoxinus phoxinus) och lake (Lota lota) var störst i biflödesmynningarna, medan medeltätheten av lax (Salmo salar) och öring (Salmo trutta) var som störst uppströms biflödena. Resultatet visade också att öring, i större utsträckning än lax, förekom högre uppströms i biflödena, ett förhållande som även stödjs av tidigare studier. Gällande omvärldsfaktorerna var vattenhastigheten signifikant högre i biflödemynningarna och uppströms biflödena jämfört med i huvudfåran, samtidigt som det högsta diversitetsvärdet för bottensubstratkompositionen återfanns i huvudfåran. Utifrån dessa resultat var det svårt att dra en slutsats kring om biflödesmynningarna faktiskt utgjorde hotspots för fisk eller inte, då det skiftade beroende på vilka parametrar som studerades. En bedömning gjordes att biflödesmynningsområden inom Klarälvens avrinningsområde inte utgjorde hotspots för fisk. Nyckelord: Biflödesmynning, biflöde, huvudfåra, Klarälven, flottning, vattenkraft Abstract Tributary areas and confluence zones play an important role, not least through their ability to change environmental conditions and elicit a biological response in the main stream they flow into. Tributary areas also provide sites of high inherent ecological value, where specific biophysical processes and ecological services are often concentrated. The purpose of this study was to investigate whether tributary mouths within the catchment area of Klarälven constituted hotspots for fish and to identify possible environmental factors associated with hotspots. Parameters studied were species composition and mean density, as well as the physical factors such as average depth, local width, bottom substrate, water level, water velocity and the occurrence of migratory obstacles in the watercourse. Most species were found in the mainstream, whereas tributary mouths had the second highest species richness and upstream tributaries had the lowest number of species. The mean density of the alpine bullhead (Cottus poecilopus), eurasian minnow (Phoxinus phoxinus) and burbot (Lota lota) was greatest in the tributary mouths, while the mean density of salmon (Salmo salar) and trout (Salmo trutta) was greatest upstream of the tributaries. The results also showed that trout, to a greater extent than salmon, occurred higher upstream in the tributaries, a relationship that is also supported by previous studies. Regarding the physical factors, water velocity was significantly higher in the tributary mouths and upstream tributaries than in the mainstream, while the highest diversity for bottom substrate composition was found in the mainstream. Based on these results, it was difficult to conclude whether tributary mouths actually constituted hotspots for fish or not, as it varied depending on the parameters studied. Overall tributary mouths within the catchment area of Klarälven did not constitute hotspots for fish. Keywords: Estuary, tributary, mainstream, river, rafting, hydropower

This master thesis examines technical requirements for small hydro power plants (HPP) to operate proximate parts of the power grid in island mode. The work examines how small hydropower can be modified and complemented with additional technologies to achieve sufficient frequency control capabilities. A case study was performed within the concession area of power grid operator Ålem Energy. One of the HPPs, located in Skälleryd, is owned by Ålem Energy and became the focal point of the study. Relevant parts of the concession area were surveyed for properties such as system inertia, electric load and available power. Furthermore, a model of Kaplan turbine 1 in Skälleryd HPP was created with the purpose of studying the benefits of bypassing regulation control from the wicket gates directly to the runner. The method was tested in an off-grid islanding test. Frequency control of the turbine was tested powering electric heaters and, using a new method, controlling a virtual power grid. Finally, a theory was developed to estimate the transient disturbance resilience (TDR) of a power grid. The theory was applied to the HPP in Skälleryd to suggest modifications for the plant to achieve sufficient islanding capabilities. The survey of the power system revealed a promising potential for the HPPs to operate in island mode, especially at later stages when the grid spans several HPPs for more system inertia. The available power from the HPPs was however strongly seasonal which imposes flexibility on a future plan of action for engaging the grid in island mode. The method of controlling the turbine power from the runner proved to have several difficulties. Firstly, the current hydraulics system was not able to freely control the runner as the hydrodynamic forces on the runner blades were too large. Secondly, the method was found to be unstable due to inherent amplification of speed deviations. Furthermore, the low inertia at Skälleryd is likely detrimental to the lone frequency control of the turbine. Therefore other methods for improving frequency control were suggested. The developed theory for TDR was used to create charts describing the TDR for various combinations of system inertia and regulation speed. By studying the proprieties of Skälleryd HPP in the charts the necessary modifications could be rationally chosen. A frequency regulating dummy load was found to be the simplest option. A control scheme was suggested with the dummy load performing primary frequency control and the turbines at Skälleryd performing secondary control, restoring the dummy load to its nominal state.

In a risk situation the flow through a hydropower turbine must be reduced under a short amount of time. The reduction in flow causes low pressures in the region called draft tube under the runner in the turbine. If the pressure drops below vapor pressure the water in the turbine may evaporate and form large cavities. The phenomenon called water column separation describes the situation when these cavities of vapor forms and eventually collapses which may damage the unit and canbe a danger to personnel at site. Different types of flow reducing maneuvers are tested before commissioning turbines in order to detect dangerously low pressures but these measurements can be difficult to interpret. The measured draft tube pressure can be filtered numerous ways and in addition other measured or calculated parameters must be studied to fully understand the consequence of a measured emergency stop. In this paper the different ways of filtering and interpreting the measurements from stops in Kaplan turbines were analyzed. The results show that the choice of filtering method can significantly impact the interpretation of a stop and that the filter parameters often used do not result in equivalent results. The standard way to filter draft tube pressure with moving average filters is shown to result in much higher draft tube pressures than low-pass filters and the filter parameter used needs to be further investigated to correctly isolate pressures caused by water column separation. The main difference between different companies when it comes to these measurements are the used cutoff frequency when using low-pass filters and the sampling frequency of measurements.

För att ta fram vårflodsprognoser används idag en hydrologisk modell, HBVmodellen, som används operationellt både i Sverige och i andra länder för att ta fram tillrinningsprognoser. Ett av problemen med dessa prognoser är dock att de ofta har felaktigheter i beräkning av tillrinningsvolymer. I den här studien undersöks Vängelsjöns delavrinningsområde. Ett prognosområde där HBV-modellens tillrinningsprognos tidigare gett stora volymfel. Rapporten undersöker därför om det går att korrigera den operationella modellens snömängd genom snödjupsobservationer, för att ta fram mer tillförlitliga vårflodsprognoser. I rapporten har snödjupsobservationer och densitetsmätningar från Vattenregleringsföretagen (VRF), tillsammans med snödjupsobservationer från Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI), analyserats för att se om de kan användas för att förbättra tillrinningsprognosen för Vängelsjöns delavrinningsområde. Studien visar att det finns potential till att använda snödjupsobservationer för att minska osäkerheter i tillrinningsprognosen för Vängelsjöns delavrinningsområde. Det bästa resultatet gavs genom att använda tre stationer från SMHI tillsammans med två stationer från VRF. Resultatet för dessa fem stationer gav ett volymfel i uppmätt vattenekvivalent på 6 %, 7 %, 22 % och 17 % för mars månad perioden 2014-2017, vilket gav en markant förbättring mot det modellerade prognosvärdet med volymfel på 40 %, 77 %, 24 %, och 49 % för samma period. Today, spring flood forecasts are calculated through a hydrological model, the HBVmodel. It is a model that is used operationally both in Sweden and in other countries to obtain catchment forecasts. One problem with these forecasts is that they often give errors in calculations to the inflow volume. In this study the Vängelsjö sub catchment will be examined. A forecast area where the HBV-model flow forecasting has given large volume errors. In the report it is therefore examined if the operational model can be corrected with snow measurement data. In this report snow depth observations and density measurements from Vattenregleringsföretagen (VRF) have been analyzed, together with snow depth observations from the Swedish Institute for Meteorology and Hydrology (SMHI) to see if the data can be used to improve the forecasting for Vängelsjö sub catchment. The study shows that there is a potential in using snow measurement observations to reduce insecurities in the flow forecast for Vängelsjö sub catchment. The best result was received by using three snow stations from SMHI and two from VRF. The result from those five stations gave a volume error in measured snow water equivalent (SWE) at 6 %, 7 %, 22% and 17 % for Mars during the period 2014-2017, which gave a significant improvement against the modelled forecast value with volume errors of 40 %, 77 %, 24 % and 49 % for the same period.

För att ta fram vårflodsprognoser används idag en hydrologisk modell, HBVmodellen, som används operationellt både i Sverige och i andra länder för att ta fram tillrinningsprognoser. Ett av problemen med dessa prognoser är dock att de ofta har felaktigheter i beräkning av tillrinningsvolymer. I den här studien undersöks Vängelsjöns delavrinningsområde. Ett prognosområde där HBV-modellens tillrinningsprognos tidigare gett stora volymfel. Rapporten undersöker därför om det går att korrigera den operationella modellens snömängd genom snödjupsobservationer, för att ta fram mer tillförlitliga vårflodsprognoser. I rapporten har snödjupsobservationer och densitetsmätningar från Vattenregleringsföretagen (VRF), tillsammans med snödjupsobservationer från Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI), analyserats för att se om de kan användas för att förbättra tillrinningsprognosen för Vängelsjöns delavrinningsområde. Studien visar att det finns potential till att använda snödjupsobservationer för att minska osäkerheter i tillrinningsprognosen för Vängelsjöns delavrinningsområde. Det bästa resultatet gavs genom att använda tre stationer från SMHI tillsammans med två stationer från VRF. Resultatet för dessa fem stationer gav ett volymfel i uppmätt vattenekvivalent på 6 %, 7 %, 22 % och 17 % för mars månad perioden 2014-2017, vilket gav en markant förbättring mot det modellerade prognosvärdet med volymfel på 40 %, 77 %, 24 %, och 49 % för samma period. Today, spring flood forecasts are calculated through a hydrological model, the HBVmodel. It is a model that is used operationally both in Sweden and in other countries to obtain catchment forecasts. One problem with these forecasts is that they often give errors in calculations to the inflow volume. In this study the Vängelsjö sub catchment will be examined. A forecast area where the HBV-model flow forecasting has given large volume errors. In the report it is therefore examined if the operational model can be corrected with snow measurement data. In this report snow depth observations and density measurements from Vattenregleringsföretagen (VRF) have been analyzed, together with snow depth observations from the Swedish Institute for Meteorology and Hydrology (SMHI) to see if the data can be used to improve the forecasting for Vängelsjö sub catchment. The study shows that there is a potential in using snow measurement observations to reduce insecurities in the flow forecast for Vängelsjö sub catchment. The best result was received by using three snow stations from SMHI and two from VRF. The result from those five stations gave a volume error in measured snow water equivalent (SWE) at 6 %, 7 %, 22% and 17 % for Mars during the period 2014-2017, which gave a significant improvement against the modelled forecast value with volume errors of 40 %, 77 %, 24 % and 49 % for the same period.

Hydropower plants have a negative impact on biodiversity by transforming stream habitat and hydrology and thereby affecting aquatic organisms negatively. The negative effects can be mitigated by releasing water into the old river bed. This study investigates if the measure of releasing water creates costs and if ecological conditions at the old river bed contribute to such an impact. To this end, we used the cost-minimization framework in economics for deriving hypotheses. Tests were made with data from a survey to 76 hydropower plants in Sweden with questions on existence of a cost, size of the plant, type of water release from reservoirs, characteristics of the dried downstream old river bed, and official statistics on ecological status of the downstream dried segments. The results showed that 42% of the plants reported no cost, measured as impact on electricity production, from release of water into downstream old river bed. We applied logit and probit models to explain the probability of a cost. Significant results were obtained were the electricity produced and program for minimum water discharges increase the probability of loss in electricity production, but favorable ecological conditions in the old river bed decrease the probability of a cost.

The interest in sports fishing and the number of enterprises involved is a growing phenomenon in Sweden. According to statistics from Statistics Sweden, about 1.6 million of all Swedish residents has an interest in fishing and about 10 percent of all international trips are related to fishing tourism. This indicates that there is a potential to develop fishing tourism in Swedish rivers. The aim of this study was to explore the fishing tourism around the salmon fishery and to identify any action that has been taken to improve conditions for the salmon in the river Göta älv, in the area of the Lilla Edet and Trollhättan municipalities. The information in this study has been collected from literature and interviews with SFK Laxen and Trollhättan Municipality. Göta älv is, among other rivers, regulated for hydropower production with four hydropower dams blocking the migration routes for the salmon. The main measurements that have been taken to facilitate salmon migration and improve conditions for salmon fishing are fish ladders at the power stations, and the addition of gravel to create spawning grounds. However, many projects that would improve the potential for fishing tourism are still waiting to be approved or has been denied. The result of this study has clarified the current situation for salmon and salmon fishing in Göta älv, and make some suggestions for further development of fishing tourism in the river.

In 1990 Flödeskommittén released new guidelines which redefined the method used to determine design flows. The method, combined with more complete measurements of flow variations, has resulted in higher design flows which in turn call for increases in the discharge capacity of hydropower plants. This work is still in progress. Since many Swedish hydropower stations were constructed in the 1950's and 60's they require modernization. Today Statkraft owns and operates 55 hydropower stations in Sweden several of which have a discharge capacity below the design flow. For this reason, the dam safety of these hydropower stations is reduced. According to current guidelines the turbine flow is not added to the discharge capacity since the availability of the electrical grid is not guaranteed during extreme flows. When the electric grid is unavailable the generator has no load and cannot produce an electric torque. Without the electric torque the turbine accelerates which may result in equipment failure. This thesis considers the introduction of an alternative local load where the generator power can be dumped as heat, hence termed dump load. The dump load has the potential to increase the discharge capacity by adding the turbine flow. However, operation of the dump load requires the availability of the generator and turbine, making the discharge capacity dependent on the status of the plant. In turn, achieving a sufficient discharge capacity is of primary concern to dam operators since it determines dam safety. Consequently, this thesis evaluates the effects on dam safety when utilizing a local load to increase the discharge capacity. Three different designs were evaluated; a medium to high voltage electrode water boiler, electrodes submerged in the river and a low voltage electric water boiler. The evaluation shows that all three designs are feasible and can be used to increase the discharge capacity provided the generator and turbine have high availability. The complexity and number of components constituting the dump load should be minimized to reduce the risk of malfunctions and redundancy should be introduced for key components when feasible. The dump load power should be controlled using voltage regulation but further work is required to determine the specifics of this governor. The results also show that the cost of the dump load is a fraction of the cost of a new spillway. However, the topic is controversial and the dump load requires practical testing in order to evaluate operational reliability.

This master thesis was made to investigate the possibilities of using the Matlab-basedsoftware Basegrain to determine grain size distributions of erosion protections onhydropower dams. Basegrain is a photogrammetric tool developed to generate grainsize distributions and other information about coarse flood sediments by analyzing adigital photo of the stone bed. The investigation was made by validating the ability forBasegrain to assess grain size distributions of various materials smaller than the blocksused in an erosion protection by comparing sieving results or manual measurementswith the results obtained by the program. A statistical comparison was then made bycomparing the results from sieving and the program. The possibilities of using thesame method on existing hydropower dams were then investigated by determiningwhether the method was practically viable or not.The results showed that Basegrain generated grain size distributions for coarse gravelthat were very close to the sieving results. It also provided grain size distributions forlarger fractions of stones quite close to the results made by measuring the diameterof the stones by hand. The results also showed it was possible to use the samemethod on existing erosion protections on hydropower dams and obtain grain sizedistributions.

With the title “Water regulations on life and death in the Lule River: Postcolonial and feminist technoscience perspectives” this article describes parts of my work within my postdoctoral research as well as the current project DAMMED: Security, Risk and Resilience around the Dams of Sub Arctica. (Swedish Research Council 2009–10 & 2010–12). I draw on examples from my study of the Lule River valley in Sápmi (Sweden), displaying voices by local inhabitants – mainly Sámi - on the one hand, and actors within the Swedish hydropower sector, on the other. I discuss the apparent conflicts over the usage of the water courses, currently and historically,between the local inhabitants – and the state powercompany, Vattenfall, and how these conflicts can be read from a context of earlier and ongoing colonization of Sápmi by the Swedish state. In particular I addressthe fatal dangers that local inhabitants face on, along,and below the hydropower plants and reservoirs. Situerade perspektiv på vattenkraftsexploateringen i Sápmi: Sveriges tekniska expansion på 1900-talet och dess påverkan på ursprungsbefolkningen

This thesis is an evaluation of a new design concept for statorfeets in Gallejaur hydro power plant. Founder of the work is Vattenfall AB Vattenkraft. During the 70- and 80´s nuclear power began to be phased in to the Swedish grid, which meant that hydropower became an important source of rules. The generators began running in so called intermittent operations instead of basic operations, which meant 300-600 start/stop per year instead of one-ten numbers start/stop per year. In order to deal with the thermal forces that arise at every start and stop suppliers began to mount so called sliding joints, which is to take advantage of these forces and maintain the stator shape. This, however, led to unforeseen consequences. The evaluation is a part of a major project, witch started in 2005 with regards to bring down the shutdown time on generators because of the sliding joints, witch are mounted on many older machines today. The sliding joints have tended to stick during operation resulting in serious consequences. Consequences such as cracks in the concrete foundations and stator core buckling causing long shutdown and providing a high level of production lost. VG Power who delivered the concept has developed a foot, which ensures that the stator retains its shape when it expands due to the thermal forces arising from the boot and stop of the generator. Analysis and validation of design and calculations made at VG Power shows that the concept is very well dimensioned and can handle the demands that Vattenfall has in the specification. Analysis and validation of operational data from five operational cases also shows that the concept works very well. The concept shows among other things that: Movement of the new feet’s follows a clear pattern of movement when starting and stopping the unit. The concept is well dimensioned, good margins for safety and stability are provided. The concept is suited well for older units. The design allows for a safer operation because of reduced maintenance that the concept requires. High availability Further studies concerning the test of the concept strength is to start a fatigue rig to test whether the concept can handle the intense stress of the micro – movement that occurs during operation. It is important that Vattenfall is examining and doing an analysis on the micro – movement that occurs in the blocks where Vattenfall surveillance system Conwide not allow sufficiently high sampling rate. During a visit to Vattenfall Research And Development in Älvkarleby rust was discovered on the attachment, which requires further consideration of VG Power. It is and important parameter relevant to maintenance and durability.

Vattenkraftstationer, med dammar och turbiner, utgör hinder för nedströmsvandrande smolt. Syftet med denna studie var att undersöka turbindödligheten för öringsmolt (Salmo trutta) vid två kraftstationer, de befintliga ytlänsarnas avledningseffekt och om effekten kunde förstärkas genom mörkläggning i form av övertäckning av kraftkanalen med en presenning vid turbinintaget. Utöver detta var avsikten även att undersöka om det fanns något samband mellan smoltgrad och smoltens förmåga att förflytta sig mot havet. I Emån i Småland fångades 46 öringsmolt som radiomärktes och sattes ut vid två kraftstationer och pejlades dagligen i sex veckor. Det var en större dödlighet vid den övre stationen än vid den nedre. Ytlänsen vid den nedre stationen hade en klart avledande effekt, men inte ytlänsen vid den övre stationen. Samtliga smolt som valde passage via isutskovet, gjorde det när kraftkanalen vid turbinintaget var övertäckt med presenning (d.v.s. ljusintensiteten minskades kraftigt). Det gick inte att påvisa någon skillnad mellan låg och hög smoltgrad eller tidig och sen utsättning för fördröjning vid den ena kraftstationen, inte heller för förflyttning efter de två kraftstationerna. Hydropower plants, with dams and turbines, form obstacles to smolts migrating downstream. The purpose of this study was to investigate turbine-induced mortality of brown trout (Salmo trutta) smolts at two power plants, guidance efficiency of existing diverters and whether the effect was enhanced by reducing light levels at the turbine intake by covering the power plant channel with an opaque tarpaulin. Furthermore, the aim was to investigate whether there was a relationship between smolt status and the smolts’ ability to move towards the sea. In the River Emån in Småland 46 trout smolts were caught, radio-tagged, released at two power plants and tracked daily for six weeks. There was a higher mortality at the upper power plant than at the lower one. The diverter at the lower power plant had a statistically significant guiding effect, but the diverter at the upper power plant did not. All of the smolts that chose passage through the trash gate did so when the power channel was covered with tarpaulin (i.e. light levels were greatly reduced). There was no evidence that smolt status or release date would affect passage times at the upper station, nor did smolt status affect swimming speeds downstream of the two power stations. Cost-Benefit Analysis of River Regulation

Denna rapport sammanställer vattenhydraulikens möjligheter samt fördelar och nackdelar vid konvertering av befintliga hydraulsystem, eller nya anpassade system inom vattenkraften. Dessutom ska en jämförelse mellan miljöpåverkan av olja jämfört med vatten som behandlats för att passa i olika hydraulsystem redovisas. En stor fråga är om vattenhydrauliken har samma hållbarhet som oljehydrauliken och ifall man får accelererad nötning ifall man konverterar ett befintligt system från oljehydraulik till vattenhydraulik. Vattenhydraulik i vattenkraft används redan till luckservon. För ledkransservo ställs högre krav på driftsäkerhet men vatten bör kunna användas där med. Pitchkontroll för kaplannav är under utveckling, det som saknas just nu är sviveln som sitter längst upp på turbinaxeln. Om man ska konvertera ett nav behöver man också byta ventilerna som sitter i navet för att få tillförlitlighet. För att kunna konvertera ett oljehydrauliksystem till vattenhydraulik behöver man byta vissa komponenter: ventiler, filter och pumpar då dessa behöver vara anpassade för att kunna få en anständig livslängd. Livslängden är garanterad till 8000-10000h för ett nyinstallerat vattenhydrauliksystem, detta är med avseende på pumpen som normalt sett är den detalj med kortast livslängd i systemet. Jämfört med oljehydraulik så är detta i stort sett samma livslängd, vilket har varit målet för leverantören Danfoss utveckling av vattenhydraulik. Ett vattenhydrauliksystem med rent vatten som hydraulmedium påverkar miljön minimalt om ett läckage sker, ett system med monopropylenglykol i vattnet ger väldigt liten påverkan då detta oftast är nedbrutet efter 24h i naturen enligt Dowcal som producerar glykolen. Monopropylenglykol är dessutom giftfri samt har inga påvisade fall av allergi, vilket gör arbetsmiljön och hanteringskostnader betydligt lägre än för hydraulolja. Olja behöver förhöjd temperatur i jord för en acceptabel nedbrytning, och även då tar det förhållandevis lång tid. Livslängden på glidbussningar förekommande i Älvkarleby luckcylindrar har utretts genom en laboration där friktion och nötning studerats med hydraulolja respektive monopropylenglykol med vatten (50/50). Kontakten var glidande rulle mot plan. Dessa tester visar att nötningen är desamma för kompositmaterial mot kromat stål, som testats i de båda medierna. Friktionsvärdet var lägre när man hade monopropylenglykol med vatten som smörjmedel. I fallet med brons mot kromat stål var resultatet detsamma, monopropylenglykol med vatten gav lägre friktionsvärde och återigen gavs samma slitage vid jämförelse av provbitarna som gått i hydraulolja respektive monopropylenglykol med vatten. Slutsatsen är att vattenhydraulik är ett bra alternativ till oljehydraulik, men ingående kunskap om hydraulikens systemkomponenter vid vätskekonvertering är nödvändig. Till exempel om materialen i systemet lämpar sig för konvertering eller behöver bytas ut. This report puts together the possibilities of water hydraulics. It also compare pros and cons of new adapted systems or when converting existing oil hydraulic systems to water hydraulics. A small comparison of environmental effects from oil and water treated for use in hydraulic systems will be made. A large question concerning water hydraulics is if it has the same durability as oil hydraulics. Another is if you get accelerated wear when you convert an oil hydraulic system to water hydraulics. For hydropower, Water hydraulics is already used for sluice gates. For the operating ring you need very high reliability but water hydraulics should be suiting for this application as well. Pitchcontrol for kaplanrunners is under development, at the moment the swivel on top of the turbineshaft is missing. If you want to convert a kaplanrunner you will also need to change the valves in the hub to get a good reliability. To be able to convert an oil hydraulic system you need to change some components: valves, filters and pumps, these needs to be adapted for water to have a reasonable lifetime. The lifetime is guaranteed to be 8000-10000h for a recently installed water hydraulics system. This is regarding to the pump, which is the part of both water- and oil- hydraulics with the shortest lifetime. If you compare water- with oil- hydraulics they have about the same lifetime. That has always been the goal for the supplier Danfoss development of water hydraulics. A water hydraulic system with pure tap water as pressure media will not affect the environment at all. Systems with monopropylen glycol and water as media will have only a small environmental influence. Monopropylen glycol that has leaked out will be broken down in 24h if it is taken care of in a cleaning plant. In the nature it will take slightly longer according to dowcal who produces the glycol. Monopropylen glycol has no cases of allergy reported, which makes the working environment and handling better than for hydraulic oil. Oil needs elevated temperature and the presence of earth to be able to break down, and still it takes considerable time. The lifetime on sliding bushings existing in the hydraulic cylinders for Älvkarleby hydropowerstation sluice gates have been investigated by laboratory work. Friction and wear was compared with hydraulic oil or monopropylen glycol with water (50/50). The contact was a sliding wheel against a sheet. These tests shows that the wear is equal if you test a composite against chromed steel, with the two different hydraulic medias. The friction was however lower when you tested it with monopropylen glycol and water as lubricant. In the case bronze against steel the results were the same. Monopropylen glycol with water gave lower friction, though the wear was equal between the two medias. The conclusion is that water hydraulics is a good alternative to oil hydraulics, thorough knowledge of the hydraulic components is necessary though. For instance if the materials in the system is suitable for use in water hydraulics, or needs to be changed.

The report begins with a general inventory of possible technical faults in a hydropower plant and of possible fault indicating measurements. Then an investigation is made concerning a few different faults. Based on this investigation a choice on seal box condition and water leakage is made as problem for a more thorough examination, in which it is concluded that the turbine water leakage is larger when the turbine is put into operation. The examination ultimately results in a computer alarm for faults related to the seal box. Finally a few things are mentioned about flow measurement and pressure measurement in relation to the project as a whole. Rapporten inleds med en övergripande sammanställning av möjliga tekniska fel i en vattenkraftstation och av möjliga felindikerande mätningar. Därefter görs en probleminventering av ett antal olika fel. Baserat på denna inventering väljes sedan tätningsboxkondition och läckvatten som problem för en mer ingående undersökning, vid vilken det konstateras att turbinvattenläckaget är större när turbinen är i drift. Undersökningen utmynnar sedan i ett datalarm för fel relaterade till tätningsboxar. Slutligen nämns något om flödesmätning och tryckmätning i relation till projektet i sin helhet.