Flödessimulering av uppbyggda vattenmiljöer på Universeum
Typ
Examensarbete för masterexamen
Master Thesis
Master Thesis
Program
Publicerad
2000
Författare
Trumars, Jenny
Warringer, Maria
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
För att öka barns och ungdomars intresse för teknik och naturvetenskap har Göteborgsregionens kommunalförbund, Göteborgs universitet och Chalmers tekniska högskola beslutat att gå samman i en satsning på Universeum. Universeum skall illustrera samspelet mellan människa och natur med hjälp av utställningar som belyser företeelser i naturen och samhället. I utställningarna ingår en del som kallas Svenska Landskap, där vattnets väg från det svenska fjället till havskusten visas. I detta arbete skall en sjö, Fjällsjön, och en del av ett vattendrag, Norrlandsälven, i det Svenska Landskapet, studeras. Syftet med examensarbetet har varit att undersöka vilka strömningsförhållanden som kommer att råda i Fjällsjön och i Norrlandsälven, för att kunna bedöma om dessa utgör en lämplig miljö för de fiskar som skall leva där. Med hjälp av tredimensionella datormodeller simuleras strömningsförhållanden i bassängerna. Avsikten har varit att undersöka om man, genom att placera in stenar och variera utformningen av inflöden, kan få en strömningsbild som är lämplig för såväl djurlivet som besökaren. Flödet genom bassängerna i Norrlandsälven kommer att variera mellan dag- och nattetid, varför simuleringar i denna har genomförts för olika vattenflöden. Flödesberäkningar och simuleringar har i detta arbete utförts med ett CFD-program, Fluent, vilket består av flera underprogram. Geometrin till modellen har byggts upp i Gambit och flödesberäkningarna har gjorts i Fluent 5.0. Resultatet av simuleringarna visar att miljön i Fjällsjön erbjuder en större variation om en strömdelare anläggs i de grundare delarna av bassängen. Generellt sett blir hastigheterna i sjön låga, medelhastigheten ligger runt 1,5 cm/s i båda fallen. Grundet gör emellertid att strömmarna blir koncentrerade och att skillnaderna mellan lugna områden och rinnande vatten blir tydlig. Skiftande vattenhastighet och djup ökar möjligheten för fiskar att finna lämpliga biotoper och är att föredra framför ett allt för jämnt flöde. En spårämnessimulering i sjön visade att genomströmning och omblandning av vattnet i sjön sker snabbt. Innebörden av detta är bland annat att en förorening i sjön mycket fort sprider sig i stora delar av vattenvolymen. Simuleringarna av Norrlandsälven visar att vattenhastigheterna i den övre delen av älven på sina ställen blir höga, dock inte högre än att fiskarna utan svårighet bör klara att manövrera i strömmen. I 75 % av fallen uppgår vattnets hastighet vid botten intill inflödena till 50 cm/s. Bottenmaterialet bör i dessa områden inte innehålla stenar som är mindre än 5 cm i diameter. Bassängen innehåller både lugna områden och snabba strömmar. I vattenytan blir flödesbilden livlig och i ytan kommer vattnet, beroende på inflödets utformning, att strömma både mot inflödet och mot utflödet. Då större stenar placeras i botten av bassängen blir vattnets rörelse mer turbulent samtidigt som lugna zoner uppstår i stenarnas närhet. Det viktigaste i Fjällsjön och Norrlandsälven är att det finns omväxlande miljöer med bland annat platser för skydd och vila. Detta kan åstadkommas med till exempel hinder, stenar, trädstammar och vegetation. De vattenhastigheter som erhålls i sjön och älven påverkas naturligtvis av de olika utformningarna men kommer inte att ha avgörande betydelse för fiskarnas trivsel. Fiskarna kommer med goda marginaler att klara de vattenhastigheter som uppstår.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Samhällsbyggnadsteknik , Civil Engineering