På utvekslingsopphold i Braunschweig fikk Stephan Spiller en god idé. Resultatet ble en omreisende elvebunn som har bidratt til større forståelse for de fysiske effektene av effektkjøring i elver.
Raske endringer i kraftproduksjon, med påfølgende hurtige endringer i vannføring, betegnes ofte som effektkjøring. CEDREN-prosjektene HydroPEAK og EnviPEAK har jobbet med å finne terskelverdier for effektkjøring, med tanke på det biologiske livet i elva. I regulerte elver er variasjonene i vannstand dempet, med mindre naturlige flommer. Dette fører til at dekksjiktet i elva ofte blir hardere og tettere, fordi en ikke har flommer som bryter det opp innimellom. Det blir da mindre skjul for fisken, vanskeligere å finne mat og vanskeligere for laksen som må slå opp dekksjiktet for å gyte. Spørsmålet er hvordan effektkjøring påvirker denne prosessen. Hvor raskt og hvor mye kan en heve og senke vannstanden før dekksjiktet blir dårligere? Kan kanskje effektkjøring bryte opp dekksjiktet?
For å svare på slike spørsmål, må en å vite mer om hvordan vannet strømmer over en grusbunn og hvilke krefter som virker på elvebunnen. Stephan Spiller, som er en av sju CEDREN-stipendiater som disputerte i 2014, har sett nærmere på de fysiske effektene av effektkjøring i elver.
Spiller tilbrakte i oppstarten av doktorgraden to måneder i Braunschweig som lærling hos Leichweiß Institute for Hydraulic Engineering and Water Resources, et institutt der de er kjent for å være veldig dyktige til å gjøre laboratorieforsøk på elvebunn. Mens Spiller var der, fikk han en idé.
– Jeg kunne ikke ta med meg en ekte elvebunn mellom Tyskland og Norge, så i stedet tok jeg et plastavtrykk av en ordentlig grusbunn fra en renne i laben i Braunschweig, tilsvarende en slik renne de også har i Trondheim, forteller Spiller.
For å lage den kunstige elvebunnen helte Spiller flytende silikon oppå en ordentlig grusbunn. Ved å deretter fylle en plastmasse i silikonformen, kunne han lage plastkopier av elvebunnen som han kunne ta med seg fra sted til sted. Foto: Stephan M. Spiller.
Kopien tok han med seg tilbake til Trondheim for å kunne gjøre flere forsøk der. Det å ha en elvebunn som en kan ta med seg på reise åpnet også muligheter for å gjøre andre typer forsøk enn det som var mulig i Trondheim, og snart ble elvebunnen med Spiller på utveksling på andre siden av kloden. Se elvebunnens reiserute på kartet på neste side.
Foruten å være transportabel, har en kunstig elvebunn også den store fordelen at steinene ikke flytter på seg. Det gjør at bunnforholdene vil være de samme i forsøk nummer én som i forsøk nummer 200.
Resultatene fra eksperimentene viser blant annet at man må ha nærmest urealistisk effektkjøring for å bryte opp dekksjiktet, og at effektkjøring ikke later til å gjøre dekksjiktet verken verre eller bedre. Samtidig skapte eksperimentene en mulighet til å for første gang synliggjøre mønstre i strømningsfeltet over elvebunnen som tidligere bare har blitt beskrevet i teorien.
Følg elvebunnens reise:
Braunschweig (Tyskland)Ideen om å lage en kunstig elvebunn oppsto da Spiller tilbrakte to måneder som lærling hos Leichweiß Institute for Hydraulic Engineering and Water Resources.
NTNU - Insitutt for marin teknikkMed laserbasert måleutstyr (PIV) målte Spiller hastighet og turbulens i vannstrømninger ved forskjellige effektkjøringsmønstre. En av de store artiklene han skrev i PhD-arbeidet sitt er basert på forsøket fra Tyholt.
Auckland (New Zealand)Spiller hadde med seg sin egen elvebunn da han dro på utvekslingsopphold til Auckland i New Zealand. For å studere hva som skjer med kreftene som påvirker elvebunnen under effektkjøring løsnet han en firkant av elvebunnen og festet en kraftsensor til den, før han kjørte over 200 forskjellige effektkjøringsmønstre.
NTNU – Institutt for vann og miljøteknikkTilbake i Trondheim igjen målte Spillers veileder Nils Rüther og en masterstudent overflaten av elvebunnen med laser og gjorde computerberegninger av strømning for å sammenligne med labresultatene fra Tyholt.
MunchenTyske forskere fra Technische Universität i München fikk med seg et stykke elvebunn etter å ha deltatt på en workshop som CEDREN organiserte. De jobber nå med å lage en digital 3D-modell.
Kontaktpersoner: Stephan Spiller og Nils Rüther
English version in CEDREN annual report 2014.