Einsatzmöglichkeiten einer übergeordneten Steuerung beim automatisierten Betrieb von Staustufenketten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2022)
Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
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Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
Staustufenmanagement als Teil des Hochwassermanagements - Modellierung des bayerischen Inns
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Bei staugeregelten Flüssen stellt sich insbesondere nach großen Hochwasserereignissen, wie z. B. dem Hochwasser 2013, die zentrale Frage, ob es durch eine intelligente Steuerung möglich ist, die Stauräume für den Hochwasserrückhalt zu nutzen, um den Hochwasserscheitel zu reduzieren. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass für den Inn ein Potenzial zur Scheitelminderung gegeben ist. Sie verdeutlichen jedoch auch, dass hierzu ein gutes Prozessverständnis zur Wechselwirkung zwischen Betrieb der Staustufen und Strömungsverhalten des Flusses sowie umfangreiche Analysen und Sensitivitätsuntersuchungen zu einer Vielzahl von Parametern und Messwerten erforderlich ist. Nur durch Berücksichtigung der genannten Aspekte in einem komplexen Modell ist es möglich, letztendlich praxisrelevante Steuerungsoptionen für den realen Betrieb zu entwickeln.
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Bei staugeregelten Flüssen stellt sich insbesondere nach großen Hochwasserereignissen, wie z. B. dem Hochwasser 2013, die zentrale Frage, ob es durch eine intelligente Steuerung möglich ist, die Stauräume für den Hochwasserrückhalt zu nutzen, um den Hochwasserscheitel zu reduzieren. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass für den Inn ein Potenzial zur Scheitelminderung gegeben ist. Sie verdeutlichen jedoch auch, dass hierzu ein gutes Prozessverständnis zur Wechselwirkung zwischen Betrieb der Staustufen und Strömungsverhalten des Flusses sowie umfangreiche Analysen und Sensitivitätsuntersuchungen zu einer Vielzahl von Parametern und Messwerten erforderlich ist. Nur durch Berücksichtigung der genannten Aspekte in einem komplexen Modell ist es möglich, letztendlich praxisrelevante Steuerungsoptionen für den realen Betrieb zu entwickeln.
Beckenrampen - Dimensionierung und Stabilität bei Hochwasser
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Es wird eine aus Modellversuchen abgeleitete Methode für die Dimensionierung der Steingrößen von Beckenrampen bei Hochwasser vorgestellt. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf Gefälle zwischen 1 % und 4 % sowie einem mittleren Riegelabstand von größer als 3,25 m. Die Dimensionierungsregeln sind auch für hochbelastete Bauwerke mit spezifischen Abflüssen bis zumindest 25 m³/(s ∙ m) geeignet.
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Es wird eine aus Modellversuchen abgeleitete Methode für die Dimensionierung der Steingrößen von Beckenrampen bei Hochwasser vorgestellt. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf Gefälle zwischen 1 % und 4 % sowie einem mittleren Riegelabstand von größer als 3,25 m. Die Dimensionierungsregeln sind auch für hochbelastete Bauwerke mit spezifischen Abflüssen bis zumindest 25 m³/(s ∙ m) geeignet.
Automatisierter Staustufenbetrieb auf Basis lokaler Wasserhaushaltsregelungen
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Der sichere Betrieb von Stauanlagen mit Einhaltung zahlreicher, teils konträrer Anforderungen hinsichtlich Stromerzeugung, Schifffahrt, Hochwasserschutz und ökologischer Aspekte stellt für die Betreiber eine komplexe Aufgabe dar, bei der das Wartenpersonal zunehmend durch automatisierte Wasserhaushaltsregelungen unterstützt wird. Mithilfe einer gekoppelten Simulation von Hydrodynamik und Regelungstechnik können die lokalen Wasserhaushaltsregelungen an zahlreiche Fragestellungen und die speziellen Gegebenheiten jeder einzelnen Stauanlage angepasst werden.
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Der sichere Betrieb von Stauanlagen mit Einhaltung zahlreicher, teils konträrer Anforderungen hinsichtlich Stromerzeugung, Schifffahrt, Hochwasserschutz und ökologischer Aspekte stellt für die Betreiber eine komplexe Aufgabe dar, bei der das Wartenpersonal zunehmend durch automatisierte Wasserhaushaltsregelungen unterstützt wird. Mithilfe einer gekoppelten Simulation von Hydrodynamik und Regelungstechnik können die lokalen Wasserhaushaltsregelungen an zahlreiche Fragestellungen und die speziellen Gegebenheiten jeder einzelnen Stauanlage angepasst werden.
Die interaktive Karte des Stauanlagenverzeichnisses für Deutschland 2022
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2022)
Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
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Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
Das ehemalige Revierelektrizitätswerk Freiberg im Drei-Brüder-Schacht
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Die Nutzung der Wasserkraft im Bergbau hat lange Tradition. Durch das Anlegen von Speichern und Wasserläufen war es auch möglich, die Wasserkraft neben dem Betreiben von Arbeitsmaschinen für die elektrische Energiegewinnung zu nutzen. Am Beispiel des Kavernenkraftwerkes Drei-Brüder- Schacht in Freiberg wird im Artikel beschrieben, wie eine solche Anlage schon vor über 100 Jahren entworfen, gebaut und genutzt wurde. Der Betrieb wurde eingestellt, aber zahlreiche Bemühungen hatten die Wiederinbetriebnahme zum Inhalt. Die derzeitige Anlagensituation wird aufgezeigt und ein Ausblick über die weitere Entwicklung gegeben.
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Die Nutzung der Wasserkraft im Bergbau hat lange Tradition. Durch das Anlegen von Speichern und Wasserläufen war es auch möglich, die Wasserkraft neben dem Betreiben von Arbeitsmaschinen für die elektrische Energiegewinnung zu nutzen. Am Beispiel des Kavernenkraftwerkes Drei-Brüder- Schacht in Freiberg wird im Artikel beschrieben, wie eine solche Anlage schon vor über 100 Jahren entworfen, gebaut und genutzt wurde. Der Betrieb wurde eingestellt, aber zahlreiche Bemühungen hatten die Wiederinbetriebnahme zum Inhalt. Die derzeitige Anlagensituation wird aufgezeigt und ein Ausblick über die weitere Entwicklung gegeben.
Entwicklung der Wooge und Triftbäche im Biosphärenreservat Pfälzerwald-Nordvogesen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2021)
Für die nachhaltige Entwicklung von Woogen und Triftbächen als ausgewählte Relikte alter Wirtschaftsweisen wurde ein Konzept erarbeitet. Konzept und zwei Modellprojekte werden vorgestellt.
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Für die nachhaltige Entwicklung von Woogen und Triftbächen als ausgewählte Relikte alter Wirtschaftsweisen wurde ein Konzept erarbeitet. Konzept und zwei Modellprojekte werden vorgestellt.
Neu-Entstehung von Uferabbrüchen durch die natürliche Gewässerdynamik an der mittleren Ruhr
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2021)
Die Verbesserung der Gewässerstruktur an Flüssen und ihren Auen ist neben der Güte eine wesentliche Voraussetzung zum Erreichen der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie. Dort, wo eine natürliche Gewässerdynamik zugelassen wird oder werden kann, können auch Hochwasserereignisse unterstützend wirken. Die zeitliche Entwicklung wird an einem Beispiel dargestellt.
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Die Verbesserung der Gewässerstruktur an Flüssen und ihren Auen ist neben der Güte eine wesentliche Voraussetzung zum Erreichen der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie. Dort, wo eine natürliche Gewässerdynamik zugelassen wird oder werden kann, können auch Hochwasserereignisse unterstützend wirken. Die zeitliche Entwicklung wird an einem Beispiel dargestellt.
Asphaltdichtungsproben unter Wasser und Sanierungsumfang an Talsperren
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Es existieren mittlerweile Verfahren, mit denen Asphaltproben unter der Wasseroberfläche entnommen und die Probeentnahmestellen sachgerecht verschlossen werden können. Anhand der Proben kann die Alterung von Asphaltaußendichtungen – z. B. die Sprödigkeit des Bitumens – auch unter der Wasseroberfläche bestimmt werden. Dies dient als Grundlage für die Definition des Sanierungsumfangs und eines möglichen Sanierungsverfahrens.
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Es existieren mittlerweile Verfahren, mit denen Asphaltproben unter der Wasseroberfläche entnommen und die Probeentnahmestellen sachgerecht verschlossen werden können. Anhand der Proben kann die Alterung von Asphaltaußendichtungen – z. B. die Sprödigkeit des Bitumens – auch unter der Wasseroberfläche bestimmt werden. Dies dient als Grundlage für die Definition des Sanierungsumfangs und eines möglichen Sanierungsverfahrens.
Fischschutz und Anströmung an Wasserkraftanlagen mit niedrigen Fallhöhen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Dem Schutz der Fische bei der flussabwärts gerichteten Wanderung kommt zunehmend eine steigende Bedeutung zu. Zur fachgerechten Beurteilung des Fischschutzes an Wasserkraftanlagen mit niedrigen Fallhöhen fehlen jedoch nach wie vor wesentliche hydraulische Grundlagen. Im vorliegenden Beitrag wurden diese unter Anwendung numerischer Simulationen sowie physikalischer Modellversuche aufbereitet und darüber hinaus weiterführende, wissenschaftlich relevante Aspekte zum Thema Fischschutz untersucht.
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Dem Schutz der Fische bei der flussabwärts gerichteten Wanderung kommt zunehmend eine steigende Bedeutung zu. Zur fachgerechten Beurteilung des Fischschutzes an Wasserkraftanlagen mit niedrigen Fallhöhen fehlen jedoch nach wie vor wesentliche hydraulische Grundlagen. Im vorliegenden Beitrag wurden diese unter Anwendung numerischer Simulationen sowie physikalischer Modellversuche aufbereitet und darüber hinaus weiterführende, wissenschaftlich relevante Aspekte zum Thema Fischschutz untersucht.
