Landsvirkjun

Stíflur í Kárahnjúkavirkjun – Hönnunarforsendur endurmetnar, áhættumat endurskoðað

4. apríl 2005

Niðurstöður nýrra jarðfræðiathugana voru lagðar fyrir stjórn Landsvirkjunar 18. febrúar síðastliðinn en þá var enn unnið að mati á jarðskjálftahættu og fleiru til að skerpa mætti betur þá mynd sem fyrir liggur nú. Frekari upplýsingar voru svo lagðar fram á stjórnarfundi fyrirtækisins í dag varðandi jarðfræðirannsóknir og endurskoðun áhættumats. Sérfræðingar kynntu stjórnarmönnum stöðu vinnunnar og helstu niðurstöður. Landsvirkjun birti eftirfarandi greinargerð að fundi loknum:

Að undanförnu hefur verið unnið að endurmati á hönnunarforsendum fyrir stíflur Kárahnjúkavirkjunar að því er tekur til jarðskjálftaáraunar, hreyfinga í misgengjum og leka.  Ástæður þessa endurmats eru jarðfræðilegar upplýsingar sem smám saman hafa verið að koma fram á byggingartímanum og frekari rannsóknir sem markvisst hefur verið unnið að.

Vinnu við verkfræðilega hlið þessa endurmats er ekki lokið, en fyrir liggja nokkrar breytingar á vísindalegum forsendum.  Eins og jafnan við framkvæmdir af þessu tagi eru verkfræðilegar lausnir aðlagaðar jafnóðum að aðstæðum, en umrædd endurskoðun snýr hins vegar að því hvort þörf sé breytinga í hönnun eða frekari ráðstafana til að auka öryggi.

Markverðasta niðurstaða nýlegra rannsókna er að eftir síðustu ísöld hafa hreyfingar á jarðskorpunni orðið nær Kárahnjúkum en áður var talið, en misgengi sem hafa hreyfst eftir ísöld eru skilgreind sem virk.  Þetta leiðir til þess að endurmeta þarf forsendur um mögulega jarðskjálfta og yfirfara þá áraun sem notuð var við hönnun mannvirkjanna við Kárahnjúka.

Stjórn Landsvirkjunar hefur fylgst með framgangi þessara mála á undanförnum stjórnarfundum og rætt við helstu sérfræðinga, enda er mikið í húfi fyrir fyrirtækið að vel takist til um þessar framkvæmdir.

Eins og nú horfir virðist tiltölulega litlu þurfa að bæta við mannvirkin af öryggisástæðum, enda voru upprunalegar forsendur verulega varfærnar. Þá ber að hafa í huga að stíflurnar standa eftir sem áður utan helstu jarðskjálftasvæða landsins og líkur á jarðfræðilegum hamförum á þessu svæði eru afar litlar. Jarðskjálftar hafa ekki mælst með upptök þarna frá því mælingar hófust og svæðið hefur ekki verið talið virkt.

Frekari ráðstafanir við stíflurnar myndu fyrst og fremst felast í auknum öryggisráðstöfunum gagnvart hreyfingum á misgengjum og frekari þéttingum, bæði ofanjarðar og neðanjarðar. Fyrra mat um leka úr Hálslóni verður jafnframt endurskoðað. 

Kostnaður við viðbótaraðgerðir vegna þessa endurmats gæti legið á bilinu 100 til 150 milljónir króna. Til samanburðar er heildarkostnaður við Kárahnjúkavirkjun áætlaður 90 milljarðar króna á verðlagi í janúar 2005, þar af er kostnaður við stíflur við Kárahnjúka rúmir 25 milljarðar króna.

Á árinu 2001 voru unnar sérstakar skýrslur um mat á áhættu vegna mannvirkja Kárahnjúkavirkjunar og vegna flóða af völdum stíflurofs. Nú er unnið að endurmati á þessu með tilliti til núverandi aðstæðna. Fyrsta athugun bendir ekki til þess að nýjar upplýsingar um jarðfræði á Kárahnjúkasvæðinu hafi mikil áhrif á niðurstöður, þar sem jafn strangar öryggiskröfur verða gerðar um stíflurnar og áður.

Á fundi stjórnar Landsvirkjunar þann 4. apríl kynntu sérfræðingar niðurstöður ofangreindrar vinnu, stöðu rannsóknanna og endurskoðun mats á áhættu. Í kjölfarið samþykkti stjórnin að fylgja þessari vinnu eftir með samhljóða ályktun.

Í samþykkt stjórnarinnar var ákveðið að endurskoða áhættumat fyrir Kárahnjúkavirkjun í ljósi nýrra upplýsinga um jarðfræði. Endurskoðunin nái m.a. til eldgosa og jarðhræringa svo og til áhrifa lónfargsins og möguleika á opnun sprungna við lónfyllingu. Ennfremur skuli meta hugsanlegar afleiðingar áhættunnar fyrir starfsemi fyrirtækisins og viðskiptavina þess og endurskoða eldri viðbragðsáætlanir.

Forsaga
Hönnunarforsendur fyrir mannvirki Kárahnjúkavirkjunar byggjast meðal annars á umfangsmiklum jarðfræðirannsóknum sem fram fóru á svæðinu á löngum tíma áður en framkvæmdirnar voru boðnar út ásamt almennri jarðfræðikortlagningu á þessum landshluta. Við Kárahnjúka og Hafrahvammagljúfur hafa staðið yfir rannsóknir á vegum Landsvirkjunar frá árinu 1992 og þar á undan á vegum Orkustofnunar.

Á framkvæmdatímanum hefur þessum rannsóknum verið haldið áfram, t.d. þar sem bergið blasir við eftir að laus jarðlög hafa verið fjarlægð og við gröft neðanjarðarvirkjanna. Einnig hefur lónsstæði Hálslóns og svæðið við Kárahnjúkana sjálfa verið skoðað í víðara jarðfræðilegu samhengi. Mannvirkin eru aðlöguð jafnóðum jarðfræðilegu aðstæðum. Þetta á t.d. við um frágang í stíflugrunnum, styrkingu bergs og lekavarnir í jarðgöngum og hvelfingum fyrir mannvirki neðanjarðar.

Forsendur fyrir hönnun gagnvart jarðskjálftum voru einkum unnar á árunum 2000 til 2002 af hönnuðum í samráði við nokkra helstu sérfræðinga landsins á sviði jarðskjálfta og jarðskorpuhreyfinga, en einkum sérfræðinga hjá Rannsóknarmiðstöð HÍ í jarðskjálftaverkfræði. Kárahnjúkasvæðið var reyndar álitið liggja utan virkra jarðskjálftasvæða, en stíflurnar eru samt hannaðar fyrir umtalsvert álag frá jarðskjálftum.  Þess má geta hér að hæsta stíflan, Kárahnjúkastífla, verður tæplega 200 metra há grjótstífla með steyptri kápu vatnsmegin.  Þessi gerð er sérstaklega örugg gagnvart álagi frá jarðskjálftum og engin dæmi þess í heiminum að slík stífla hafi brostið í jarðskjálfta.

Fyrirliggjandi gögn og hönnunarforsendur fyrir stíflurnar voru jafnframt borin undir heimsþekkta sérfræðinga á þessu sviði með margra áratuga reynslu. Þeir fylgjast áfram með framkvæmdunum og koma í árlegar heimsóknir til að yfirfara nýjustu gögn.

Jarðfræðilegar athuganir á byggingartíma
Á austari hluta virkjunarsvæðisins, þar sem eru aðrennslisgöng undir hásléttunni og stöðvarhúsmannvirki neðanjarðar í Fljótsdal, hefur ekkert sérstakt komið á óvart um jarðfræði og engar breytingar verið gerðar á mannvirkjum af þeim sökum. Á vestasta hlutanum, við Jökulsá á Dal, hafa einkum komið fram þrjú atriði sem huga þarf að sérstaklega:

  • Misgengjakerfi er viðameira en áður var talið, sem leitt hefur til sérstakrar útfærslu í grunni Kárahnjúkastíflu, vestan við Fremri Kárahnjúk, og í grunni Desjarárstíflu, austan við hnjúkinn.
  • Jarðhiti hefur verið kortlagður frekar og á grunni þeirra upplýsinga verður hugað  frekar að hugsanlegum leka úr Hálslóni um jarðhitasprungur.
  • Misgengi á svæðinu voru áður talin óvirk, þ.e. álitið var að þau hafi ekki haggast eftir síðustu ísöld, sem lauk fyrir 10 til 12 þúsund árum. Jaðar virkra sprungna eldvirka beltisins var talinn liggja 12 til 15 km vestan Kárahnjúka. Frekari rannsóknir á byggingartímanum leiddu í ljós misgengi í Sauðárdal, um 5 km suður af Kárahnjúkastíflu. Það er talið hafa haggast síðast fyrir 3000 til 4000 árum. Áðurnefndur jaðar er því talinn liggja nær en áður var talið og jarðfræðikort sýndu.

Niðurstöður þessara jarðfræðiathugana voru kynntar á fundi stjórnar Landsvirkjunar þann 18. febrúar síðastliðinn. Þá var ekki unnt að gera fulla grein fyrir áhrifum á mannvirkin, því þá var unnið að frekara mati á jarðskjálftahættu og hönnunarforsendum.

Jarðfræðilegar athuganir á virkjunarsvæðinu hafa í gegnum tíðina verið unnar af fjölmörgum aðilum, bæði af opinberum stofnunum og einkareknum jarðfræðistofum. Ofangreindar rannsóknir á byggingartímanum voru unnar af Jarðfræðistofunni ehf, Jarðfræðistofunni Ekru og Íslenskum orkurannsóknum ehf (ISOR - áður rannsóknasvið Orkustofnunar).

Endurmat á mögulegum jarðhræringum
Næsta skref í þessum athugunum var annars vegar að sérhæfðir íslenskir vísindamenn hjá þremur stofnunum endurmátu eðli jarðhræringa á svæðinu og líkindi á jarðskjálftum og jarðskorpuhreyfingum og hins vegar að hönnuðir fari síðan yfir það hvort breytinga sé þörf á hönnun mannvirkjanna. Hvað stíflurnar varðar er sértaklega litið til frekari fyrirbyggjandi aðgerða gagnvart jarðskjálfta annars vegar og leka um sprungur hins vegar.

Skýrsla þessara sérfræðinga liggur nú fyrir og hún var kynnt á fundi stjórnar Landsvirkjunar þann  4. apríl. Þar er ályktað í ljósi þessara nýju upplýsinga um jarðfræði að þó Kárahnjúkasvæðið einkennist um þessar mundir af lítilli eða engri jarðskjálftavirkni, þá sé það ekki fullkomlega stöðugt með tilliti til höggunar og jarðskjálfta. Virkni í nærliggjandi eldstöðvakerfum í Öskju, Kverkfjöllum og jafnvel Snæfelli geti leitt til misgengishreyfinga við Kárahnjúka sem og fylling lónsins, en einnig geti fjarlægir skjálftar leitt til hreyfinga þar.  Hvað varðar líkindi er talið að mesta misgengishreyfing sem orðið gæti við Kárahnjúka hefði mjög langan endurkomutíma samanborið við helstu jarðskjálftasvæði á Íslandi.

Vinnuhópur um endurmat hugsanlegra jarðhræringa var skipaður vísindamönnum frá Jarðvísindastofnun Háskólans, Veðurstofu Íslands og Rannsóknarmiðstöð HÍ í jarðskjálftaverkfræði. Þeir síðastnefndu munu nú vinna frekara endurmat með aðstoð áðurnefndra sérfræðinga.

Endurskoðun á hönnunarforsendum
Endurskoðun hönnunar á stíflunum stendur enn yfir. Hönnuðirnir telja þó að þegar á þessu stigi megi staðhæfa að vegna þess hve forsendur um öryggi þeirra voru strangar frá upphafi, sé ólíklegt að til þurfi að koma annað en tiltölulega takmarkaðar breytingar við stíflurnar. Allar stíflurnar eru hannaðar með tilliti til þess að þola fyrirsjáanlega áraun frá vatni, veðrum og jarðhræringum án teljandi skemmda. Öryggi er fullnægjandi fyrir öll álagstilvik og leki um og undir stíflurnar verður að óbreyttu óverulegur. Í stífluhönnuninni er einkum gert ráð fyrir tvenns konar mismunandi jarðskjálftaáraun, annars vegar jarðskjálfta sem ætti upptök hlutfallslega nærri stíflunni og hins vegar jarðskjálfta með upptök fjær. Þessar kröfur eru mjög strangar í ljósi þess að Kárahnjúkasvæðið var álitið liggja utan virkra jarðskjálftasvæða.

Allan byggingartímanna hefur hönnun á stíflunum og einstakar lausnir verið lagaðar að ríkjandi aðstæðum eftir því sem þær koma í ljós, líkt og venja hefur verið við aðrar virkjanir.

Frekari ráðstafanir við stíflurnar myndu fyrst og fremst felast í frekari öryggisráðstöfunum gagnvart hreyfingum á misgengjum og frekari þéttingum, bæði ofanjarðar og neðanjarðar. Fyrra mat um leka úr Hálslóni verður endurskoðað með tilliti til frekari kortlagningar á jarðhita á þessu svæði. Þess ber þó að geta að frá upphafi var gert ráð fyrir að þétta bergið niður á allt að 100 metra dýpi með því að dæla niður sementsefju og ofan Kárahnjúkastíflu verða umtalsverðar þéttingar úr jarðefnum ofan við steyptu þéttinguna.

Kostnaður við viðbótaraðgerðir vegna þessa endurmats gæti legið á bilinu 100 til 150 milljónir króna. Til samanburðar er heildarkostnaður við Kárahnjúkavirkjun áætlaður um 90 milljarðar króna á verðlagi í janúar 2005, þar af er kostnaður við stíflur við Kárahnjúka rúmir 25 milljarðar.

Hönnuðir mannvirkjanna við Kárahnjúka er verkfræðisamsteypan KEJV, sem er samstarf verkfræðistofa á Íslandi, í Bandaríkjunum og Sviss.

Langsnið af Kárahnjúkastíflu
Þversnið af Kárahnjúkastíflu
Langsnið af Kárahnjúkastíflu Þversnið af Kárahnjúkastíflu

Myndir í stærri útgáfu:
Langsnið af Kárahnjúkastíflu
Þversnið af Kárahnjúkastíflu

Fylgiskjöl
Greinargerð KEJV um stíflur við Hálslón
Samantekt úr skýrslu um jarðskjálfta og misgengi á Kárahnjúkasvæðinu
Skýrsla um jarðskjálfta og misgengi á Kárahnjúkasvæðinu

Fréttasafn Prenta