Talsperre Zapotillo in Mexiko – eine 130 m hohe Staumauer aus Walzbeton auf stark verformbarem Fels
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Am Río Verde, in der Nähe von Guadalajara, Mexiko, wird zurzeit die etwa 130 m hohe Staumauer El Zapotillo aus Walzbeton gebaut. Die im Grundriss leicht gekrümmte Schwergewichtsmauer steht auf stark verformbaren Tuffen, die in horizontaler Wechsellagerung mit Ignimbriten an der Sperrenstelle anstehen. Unterhalb der Talsohle befinden sich zwei stärker durchlässige Ignimbrit-Schichten, in denen das Grundwasser artesisch ansteht. Der Entwurf der Mauer musste diesen schwierigen Randbedingungen Rechnung tragen. Für den Standsicherheitsnachweis stellte insbesondere die hohe Verformbarkeit der Tuffschichten eine große Herausforderung dar. Das Injektions- und Dränagekonzept wurde maßgeblich durch die beiden artesischen Aquifere geprägt und erschwert. Der Nachweis der Standsicherheit wurde mit Hilfe von 3-D-FE-Berechnungen mit Programmsystemen von WBI geführt. Bau, Einstau und Betrieb der Mauer werden mit einem extensiven Monitoring-Programm und im Sinne der in der Geotechnik üblichen Beobachtungsmethode fachtechnisch begleitet.

Sicherheit und Unterhalt als Hauptelemente fĂĽr nachhaltige Stauanlagen
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Sicherheit ist die Basis aller Bauwerke. Eine nachhaltige Stauanlage muss vor allem sicher sein, eine lange Lebensdauer aufweisen und Alterungsprozesse müssen verzögert werden. Faktoren, wie Umwelt, Verlandung des Stauraums etc., sind ebenfalls wichtig, aber von zweitrangiger Bedeutung. Heute basiert die Talsperrensicherheit auf folgenden Elementen: strukturelle Sicherheit; Sicherheitsüberwachung; Betriebssicherheit und Unterhalt sowie Notfallplanung. Für die strukturelle Langzeitsicherheit sind heute Hochwasser und Erdbeben die maßgebenden Einwirkungen.

Erdbebensicherheit von Stauanlagen – Umgang mit neuen Erkenntnissen zur Erdbebengefährdung
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DIN 19 700 regelt den Nachweis der Erdbebensicherheit von Stauanlagen in Deutschland. Darin ist das zu berücksichtigende Niveau der seismischen Gefährdung festgelegt. Aber – im Vergleich zum Hochbau – fehlen genaue Beschleunigungswerte mit dem Hinweis auf das Erfordernis der Anfertigung standortspezifischer seismologischer Gutachten. Aktuelle Weiterentwicklungen im Bereich der Methodik der seismischen Gefährdungsanalyse können zu einer Änderung der Bewertung der seismischen Gefährdung führen. Damit ist beim Erdbebennachweis bestehender Anlagen umzugehen.

Normen, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit – Ingenieurmäßige Beurteilung im Talsperrenbau
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Normen allein können nicht die ingenieurmäßige Beurteilung im Talsperrenbau ersetzen. Auch Rechenprogramme liefern nur Ergebnisse, die von der Qualität der Eingabedaten und des Programmes abhängen. Weiterhin steht das angestrebte Sicherheitsniveau in unmittelbarem Zusammenhang mit wirtschaftlichen Anforderungen und Möglichkeiten. In diesem Spannungsfeld liegt die ingenieurmäßige Beurteilung von Planung, Bauausführung und Überwachung von Talsperren. In dem Beitrag werden Beispiele aufgezeigt, bei denen dieses „Engineering Judgment“ (nach Ralf B. Peck) fehlte. Engineering Judgment bedarf der Kenntnis von Theorie, Berechnung, Konstruktion und vor allem auch der praktischen Erfahrung. Schon in den 80er-Jahren des letzten Jahrhunderts hat der weltweit geschätzte Praktiker und Professor für Geotechnik Peck die Frage gestellt: „Where has all the Judgment gone?“ Engineering Judgment bedingt Theorie und Praxis: Das Wappen des weltweit berühmten Massachusetts Institute of Technology (MIT) beinhaltet die Intelligenz des Geistes und der Hände („mens et manus“) – der Ingenieur sollte beides vereinen.

Unterwasserabgabe nicht aus dem Grundablass – Motive und Folgen alternativer Ausleittiefen
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In der Regel wird der Unterlauf von Talsperren in Deutschland aus dem Grundablass gespeist. Es gibt jedoch Anlässe, die Speisung des Unterlaufes nicht über den Grundablass zu realisieren, sondern dafür Wasser aus höheren Bereichen des Wasserkörpers zu entnehmen. In diesem Beitrag werden Motive, Modellierungsergebnisse sowie zu erwartende Folgen vorgestellt und diskutiert. Die vorgestellten Beispiele zeigen, dass die Errichtung epilimnischer Abgabemöglichkeiten eine Einzelfallentscheidung unter Abwägung der zu ermittelnden Kosten-Nutzen-Faktoren ist.

Talsperren und Speicher als lebenswichtige Infrastrukturanlagen fĂĽr den weltweiten Wohlstand
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Hydraulische Infrastrukturanlagen und insbesondere Talsperren sowie Speicher sind seit jeher die Grundlage für die wirtschaftliche Gesundheit sowie die soziale Wohlfahrt einer jeden Gesellschaft. Sie werden im Hinblick auf den Klimawandel noch eine bedeutendere Rolle spielen sowohl zur Verminderung möglicher Auswirkungen als auch zu ihrer Bewältigung. Ein Hauptproblem in diesem Jahrhundert wird es sein, die Menschheit mit umweltfreundlicher, erneuerbarer Energie sowie mit Wasser in ausreichender Qualität und Quantität zu versorgen, für einen erfolgreichen Kampf gegen Hunger, Armut und Krankheit.

Implementierung eines Dam-Safety-Management-Systems – Erfahrungen bei der Umsetzung
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Gemäß nationalen und internationalen Richtlinien sind Stauanlagen so zu betreiben, dass Schäden an Mensch, Umwelt oder Eigentum über die gesamte Nutzungsdauer vermieden werden. Um dies zu gewährleisten, ist ein entsprechendes Stauanlagensicherheitskonzept in die betrieblichen Prozesse zu integrieren. Dies stellt insbesondere für Betreiber von internationalen Stauanlagenportfolios auf Grund der unterschiedlichen gesetzlichen Vorgaben, Regularienund Standards eine große Herausforderung dar. Uniper als Betreiber von 225 Stauanlagen in Europa, hat daher ein Regelwerk entwickelt, welches ein länderübergreifendes Stauanlagensicherheitskonzept, das Dam-Safety-Management-System, definiert.

Erweiterte Nutzung von Trinkwasser-Talsperren unter energetischen Aspekten
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Vor dem Hintergrund schwankender Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie und variierender Energiepreise könnten die enormen energetischen Potenziale von Talsperren weitergehender als bisher genutzt werden. Im BMBF-Vorhaben ENERWA werden deshalb die Auswirkungen einer Flexibilisierung des Abflussregimes auf die ökologische Qualität des Wasserkörpers und den Unterlauf sowie auf die Rohwasserqualität für die Trinkwasseraufbereitung eingehend untersucht. Dabei müssen sowohl wasserwirtschaftliche, qualitätsbezogene, ökologische und technische Restriktionen berücksichtigt werden. Weitere Autoren: Jan Echterhoff Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen (FiW) e. V. Kackertstraße 15-17 52056 Aachen echterhoff@fiw.rwth-aachen.de Thomas Meißner Universität Duisburg-Essen, Abteilung Aquatische Ökologie Universitätsstraße 5 45141 Essen thomas.meissner@uni-due.de Markus Schütt Universität Duisburg-Essen, Abteilung Aquatische Ökologie Universitätsstraße 5 45141 Essen markus.schuett@uni-due.de

Rappbodetalsperre: Instandsetzung der Grundablässe und Nutzung von Wasserkraft
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Für die mit 106 m höchste Talsperre Deutschlands, die Rappbodetalsperre, wird ein Gesamtkonzept zur Instandsetzung der Grundablässe aufgestellt. Die in der Mauer befindlichen Regulierverschlüsse werden durch Absperrverschlüsse ersetzt. Die Regulierverschlüsse werden an das Ende der verlängerten Grundablassleitungen in ein neues Schieberhaus verlegt und münden in eine Toskammer. Im Zusammenhang mit den Instandsetzungsmaßnahmen der Grundablässe wird eine Wasserkraftanlage zur Nutzung der Wasserabgabe aus einem Grundablass installiert.

Anwendung eines neuartigen Ansatzes fĂĽr die Regelung des Talsperrensystems der Megastadt Lima (Peru)
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Die Megastadt Lima (Peru) mit 9,5 Mio. Einwohnern ist mit ca. 9 mm Jahresniederschlag nach Kairo die zweittrockenste Stadt der Welt. Die Trinkwasserversorgung erfolgt zu 79 % über die Abflüsse des Flusses Rimac und einem Talsperrensystem, bestehend aus 22 Speichern mit einer Gesamtkapazität von 332 Mio. m³. Daneben hat die mit dem System erzeugte Energie einen Anteil von 11 % an der landesweiten Stromproduktion und deckt den Wasserbedarf der regionalen Landwirtschaft sowie Industrie. Der Beitrag stellt an diesem Beispiel die Nutzung eines neuen, leicht zu implementierenden Ansatz zur Regelung der Wasserabgabe vor.

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