Photogrammetry for velocity measurements at hydropower plants

Vid ombyggnationer av vattenkraftverk, optimering av vattenanvändning och förändrade driftsförhållanden behöver flödesrelaterade variabler ofta beaktas. Det kan handla om förluster, avledningskapacitet, hydrauliska laster, nivåvariationer, luftinblandning, stänk, isbildning, attraktionsflöden, erosion och sedimenttransport. Mätningar av vattenflödet nära vattenkraftverk är normalt tidskrävande och därmed kostsamma, på grund av komplicerad geometri, stora volymer, övergående effekter med mera. Det är därför motiverat att utvärdera effektiva metoder för att mäta vattenflöde, och i detta projekt ligger fokus på fotogrammetri.

I den första delen av projektet, mellan 2019 och 2022, utvecklades och validerades en fotogrammetriteknik med flera kameror för att mäta 3D-hastigheter i fria ytflöden, både i laboratorium och i fält. Skillnaderna i hastighet mellan fotogrammetri och andra tekniker var endast några procent i labbmiljö, medan fältmätningarna visade något större men fortfarande rimliga avvikelser. Det visades också att mätningarna kan baseras på naturliga strukturer som uppstår på vattenytan. Ett viktigt resultat är att tekniken, vid stationär installation, är redo att användas även för mer kaotiska flöden, till exempel i utskov. Nu är målet att vidareutveckla tekniken i två riktningar (i) möjliggöra 2D-hastighetsmätningar med hjälp av drönare (ii) mäta bottentopografi (batymetri). Detta kommer att resultera i fem leveranser.

Projektets mål, som ska uppnås senast 2024, är att utveckla den nya fotogrammetritekniken för att göra den mer flexibel och bredda dess användningsområden. Det innebär att tekniken inte ska kräva omfattande driftbegränsningar, säkerhetsrestriktioner eller dyr utrustning. Fokus ligger på tillämpad och anläggningsnära forskning med en tydlig implementeringsprofil för att underlätta praktisk användning och kommersialisering. De specifika målen är att:

1. Visa potentialen för att mäta ytflödeshastigheter i vattendrag med hjälp av drönare i 2D.
2. Undersöka om det är möjligt att kartlägga bottentopografin med tekniken.