AKVA group - 2015.06.23
Målinger av strøm– hvorfor, hvordan og hva kan det bety
for daglig drift?
Strøm under operasjoner og i daglig drift
Teknologi for et bedre samfunn
1
Lars Gansel og Zsolt Volent
Strøm under operasjoner og i daglig drift
Strøm generelt
Not, deformasjon, krefter
Brønnbåt/fôrbåt
Fôring
Avlusingsopperasjoner
Epost:
[email protected]
[email protected]
Teknologi for et bedre samfunn
2
Strøm generelt
Teknologi for et bedre samfunn
3
Strøm generelt
• Strøm følger i hovedsak topografien
• Coriolis effekt bøyer strømmen til høyre
• Samspill fører til mer kompliserte strømbilde
Kilde:
http://www.fisheries.is/ecosystem/oceanography/ocean-currents/
Kilde:
http://www.imr.no/temasider/kyst_og_fjord/den_norske_kyststrommen/nb-no
Teknologi for et bedre samfunn
Strøm: Eksempel Rataran
Teknologi for et bedre samfunn
Strøm i fjorder
Eksempel på strøm i
Trondheimsfjorden:
• Strømmen holder seg til
høyre (Coriolis)
• Strøm varierer med tid
Teknologi for et bedre samfunn
Strøm i fjorder
Strømmen i en fjord kan være svert komplisert.
Strømbildet er avhengig av:
• Terskeldypet
• Bredden og dybden (topografi) på fjorden
• Ferskvannsavrenning
• Tidevann
• Årstid
• Vær og vind
Terskel
Kilde:http://www.imr.no/temasider/kyst_og_fjord/fjorder_vannutskiftning_og_strom/nb-no
Teknologi for et bedre samfunn
Strøm i fjorder – sprangsjikt
• Sprangsjikt er svært vanlige
• Strøm kan variere med dybde
Eksempel:
Hardangerfjorden medio november
Kan være mulig strømforløp ved fallende sjø
Teknologi for et bedre samfunn
Strømpåvirkning av anlegg
• Strømmåling uten anlegg i en
måned (NS 9415)
• Anlegg bygges etterpå
• Anlegg blir en del av
topografien
• Anlegg kan endre strømbilde
• Fisk påvirker strøm og
biomasse endres over tid
• Begroing påvirker strømmen
• Engangsmåling er ikke nok!
Teknologi for et bedre samfunn
9
Strøm generelt - konklusjon
Strømmen er svært variabel med:
•
•
•
•
•
tid
dybde
på forskjellige steder i og rundt anlegg
tilstand til anlegg (utforming, begroing, …)
biomasse
Teknologi for et bedre samfunn
10
Interaksjon mellom strøm, merder og fisk - fiskeatferd
• Laks har en foretrukket svømmehastighet
• Svømmemønster avhenger av strømhastighet i merden
Kilde: Johansson D, Laursen F, Fernö A, Fosseidengen JE, Klebert P, Stien LH, et al. (2014) The Interaction between Water Currents and Salmon Swimming Behaviour in Sea Cages. PLoS ONE 9(5):
e97635. doi:10.1371/journal.pone.0097635
Teknologi for et bedre samfunn
11
Interaksjon mellom strøm, merder og fisk - deformasjon
a
0
-1
-2
-3
Økende strømhastighet (0.15 – 1 m/s)
-4
-5
-6
-7
5
0
-5
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
• Not er fleksibel og
deformeres i strøm
b
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
5
0
-5
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
c
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
5
0
-5
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
• Avhengig av blant
annet:
• strømhastighet
• nottilstand (Sn)
begroing
d
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
5
0
-5
e
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
5
0
-5
Teknologi for et bedre samfunn
12
Interaksjon mellom strøm, merder og fisk - selvskygging
Horisontalt snitt
Kilde: Zhao, Y-P., Bi, C-W., Chen, C.-P., Li, Y.-C. and Dong, G.-H., 2015. Experimental study on flow velocity
and moring liads for multiple net cages in steady current. Aquacultural Engieering, Vol. 67, pp. 24-32.
Skyvemerd forsøk: hastighetsreduksjon i en merd på over 50 %.
Teknologi for et bedre samfunn
13
Krefter på not på grunn av strøm
• Deformasjon gir redusert drag
• Endring i strømretning nær not
Teknologi for et bedre samfunn
14
Krefter på faste
konstruksjoner i strøm
(ikke vanngjennomtrengelig, f.eks.
avlusingsduk, lukket anlegg etc.)
Deformasjon – underfylling 70 %
Teknologi for et bedre samfunn
15
Krefter på merd på grunn båtanløp i strøm
Hva med en båt?
Det er viktig å vite strømmen ved båtanløp. Kreftene på båten er avhengig av
strømretning og det projiserte arealet av båten på tvers av strømmen.
Man kan da si at vindfanget (strømfanget) blir mye større når båten er på tvers av
strømmen en på langs.
Teknologi for et bedre samfunn
16
Krefter på båt – estimert begrenset hensyn til utforming
Well boat:
Lengde: 76 m
Bredde: 16 m
Dybde: 6.8 m
Strømhastighet
[m/s]
Drag kraft [kg]
(antatt CD=1)
Drag kraft [kg]
(antatt CD=0,42)
0.2
1000
60
0.3
2300
130
0.4
4100
230
0.5
6500
360
Teknologi for et bedre samfunn
17
Fôring og strøm
Strømretning
Teknologi for et bedre samfunn
Fôring og strøm
Strøm retning
Når tar strømmen fôret slik at den forsvinner ut av
sideveggene på en 157 metring, 20 meter dyp?
Merd
Fôringspunkt
Tenkt tilfelle der fôret slippes akkurat i midten (25 m
vei å gå til den treffer notveggen).
Forflytning av fôret sideveis etter 20 meters fall med hensyn på strøm og synkehastighet
Synkehastighet
(m/s) 0,02
Strøm (m/s)
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0,1
100
50
33
25
20
17
14
13
11
10
0,2
200
100
67
50
40
33
29
25
22
20
0,3
300
150
100
75
60
50
43
37
33
30
0,4
400
200
133
100
80
67
57
50
44
40
0,5
500
250
167
125
100
83
71
62
55
50
0,6
600
300
200
150
120
100
86
75
67
60
0,7
700
350
233
175
140
117
100
87
78
70
Teknologi for et bedre samfunn
19
Fôring og strøm
Strøm retning
Når tar strømmen fôret slik at den forsvinner ut av
sideveggene på en 157 metring, 20 meter dyp?
Merd
Fôringspunkt
Tenkt tilfelle der fôret slippes ved kanten på
oppstrømssiden (50 m vei å gå).
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0,1
100
50
33
25
20
17
14
13
11
10
0,2
200
100
67
50
40
33
29
25
22
20
0,3
300
150
100
75
60
50
43
37
33
30
0,4
400
200
133
100
80
66
57
50
44
40
0,5
500
250
167
125
100
83
71
63
56
50
0,6
600
300
200
150
120
100
86
75
67
60
0,7
700
350
233
175
140
117
100
88
78
70
Teknologi for et bedre samfunn
Oppstrøms
Synkehastighet
(m/s) 0,02
Strøm (m/s)
Midten
Forflytning av fôret sideveis etter 20 meters fall med hensyn på strøm og synkehastighet
20
Fôring og strøm
Fôr forflyttes i strøm
Fisk som svømmer presser ut vann
Merder deformeres i strøm
Forflytting av fôr, deformasjon og fiskens atferd er avhengig av strøm og
strømmålinger gir mye informasjon om fiskens bevegelse og tilstand på merden.
Strømmåling kan hjelpe under utfôring.
Teknologi for et bedre samfunn
21
Kjenn din strøm, og reduser din risiko:
Vannstrøm og avlusingsoperasjon –
på knivseggen mellom suksess og fiasko.
Teknologi for et bedre samfunn
22
Modellforsøk
Modellforsøk ble gjennomført i 2 forskjellige prosjekter med til
sammen ~ 180 settinger av duken (verdensrekord?).
1.
Dukbasert avlusningskonsept
Samarbeid med Botngaard AS.
2.
Modellforsøk med dukbasert avlusing
Finansiert av FHF.
Teknologi for et bedre samfunn
23
Material og metoder
• Forsøkene ble gjennomført i flumetanken i Hirtshals
Prinsippskisse
Målområde (L x B x D):
21,3 x 8,0 x 2,7 m.
Vannvolum: 1200 m³.
Vindu: 2x3 m
Teknologi for et bedre samfunn
24
Material og metoder
• Modeller: 4 forskjellige duktyper med reduksjonsbånd.
Flat duk
Kjegle
(Kinahattduk)
Avkortet kjegle
(Muffin)
Kuleduk
Detaljert informasjon om modellforsøk 2, finnes på FHF sine sider:
http://www.fhf.no/prosjektdetaljer/?projectNumber=901011
Teknologi for et bedre samfunn
25
Material og metoder
• Settemetoder
• Målinger av krefter
Oppsett av merd med
veiesjakler oppstrøms og
forspenning nedstrøms.
Teknologi for et bedre samfunn
26
Material og metoder
Volumet i duken ble målt ved å pumpe
ut vannet gjennom en vannmåler.
Teknologi for et bedre samfunn
27
Resultater
Målinger av krefter
Resultatene i tonn
Strøm (cm/s)
21
Duktype
Fullskala merd med not*
Utsett mulig
24
Ekstremstrøm (etter utsett)
33
41
Flat duk med bunnring
2,8
3,2
Flat duk uten bunnring
1,1
54
62
71
74
83
3,7
Modellforsøk 1**
Modellforsøk 2
Flat
1,1
1,3
1,8
2,7
Kinahatt
1,2
1,7
2,3
3,3
Kule
0,9
1,4
Ikke undersøk
Muffin **
1,2
1,5
2,7
4,6
6,4
8,8
10,9
1
* Kreftene på fullskala merd med not ble målt på en 157 metring merd med bunnringen på 10 m dyp.
** Forsøkene ble satt på utsiden av merden.
Teknologi for et bedre samfunn
28
Resultater
Strøm generelt
Fyllingsgraden for en avlusingsduk er avhengig av strømhastigheten og settemetode.
Lite strøm kan gi dårlig fyllingsgrad, mens mye strøm kan medføre havari, eller at setting
duken ikke er mulig.
0 cm/s
97 %
19 269 m3
21 cm/s
21 858 m3
21 cm/s
13 849 m3
41 cm/s
111 %
121 %
Mest volum
9 413 m3
Muffin (teoretisk volum = 19 681m3)
Minst volum
82 %
Kinahatt (teoretisk volum = 11 477 m3)
Teknologi for et bedre samfunn
29
Resultater
Volum i duken
•
•
Resultater viser stor variasjon i fyllingsgrad mellom de forskjellige duktypene avhengig
av strømhastighet og settemetode.
Vanskelig å finne en metode som gir 100 % fyllingsgrad under alle forhold.
Strømpåvirkning
•
Lite strøm: Vanskelig å få fylt dukene 100 % ved strømhastigheter < ~ 10 cm/s.
•
Mye strøm: Alle dukene dro merden ned i bakkant under setting i strøm på 41 cm/s.
•
Ekstremstrøm (> 41 cm/s): Ikke mulig å sette duken uten havari.
•
Duk satt ved < 41 cm /s) - økte så strømmen: Alle dukene ble dratt under ved ca. 62
cm/s, bortsett fra redusert muffinduken, som ble dratt under først ved ca. 83 cm/s.
Teknologi for et bedre samfunn
30
Grensetilfeller
Visuelle betraktninger (video) av ulykkeshendelser med strømhastigheter ~ 40 cm/s
og over.
~ 40 cm/s
~ 52 cm/s
Satt ved 33 cm/s, økt til ~ 60
cm/s
Å måle strøm i sanntid under en avlusingsoperasjon er essensielt for å kunne ha muligheter
for å gjennomføre en vellykket avlusingsoperasjon.
Teknologi for et bedre samfunn
31
Demoforsøk i setting av avlusingsduk (REKLAME)
•
SINTEF Fiskeri og havbruk holder på med å utvikle et kurs for oppdrettere.
•
Demoforsøk vil bestå av litt teori og mye praktiske øvelser, der oppdrettere kan bli
med å sette de forskjellige modelldukene selv - team arbeid.
•
Formålet vil være at deltakerne kan få innblikk i hva som skjer med duken under
setting, og eventuelle konsekvenser ved feil setting/slipping av duk:
• Hvilen metoder gir de beste resultatene med hensyn på fyllingsgrad.
• Hvilket volum klarer man å fange ved ulike settemetoder, eller strømtilstander.
• Grensetilfeller mellom fiasko og suksess.
Teknologi for et bedre samfunn
32
Konklusjon
• Å kjenne til strømmen i sanntid i daglig drift, er essensielt for
å kunne gjennomføre vellykkede og sikre operasjoner.
Takk for meg!
Teknologi for et bedre samfunn
33