Wasserwirtschaft 1-2 / 2011
| Impulswellen infolge Lawineneinstoß in den Speicher Kühtai Dipl.-Ing. Helge Fuchs, Dr. Michael Pfister, Prof. Dr. Robert Boes, Dr.-Ing. Sebastian Perzlmaier, Dr. Robert Reindl Als Ausbau der bestehenden Kraftwerksgruppe Sellrain-Silz wird durch die TIWAG-Tiroler Wasserkraft AG der Neubau des Jahresspeichers Kühtai geplant. Dabei sind zwei potenzielle Naturereignisse ermittelt worden, welche gemäß einer rechnerischen Abschätzung im gefüllten Speicher Impulswellen mit allfälligem Schadenspotenzial erzeugen könnten. Die VAW wurde daher beauftragt, ausgewählte schneelawinen- und felssturzinduzierte Impulswellen im physikalischen Modell zu generieren und deren Propagation sowie Auflaufen zu untersuchen. Es wurde gezeigt, dass die maßgebenden Impulswellen die Dammkrone im Modell nicht zu überschwappen vermögen. |
| Eutrophierungserscheinungen als Ursache von Defiziten des ökologischen Zustands der Mittelgebirgsfließgewässer? Dipl.-Biol. Dr. Wilfried Scharf Die Bedeutung von Eutrophierungsprozessen als Ausdruck und Ursache für Defizite des ökologischen Zustands von Mittelgebirgsfließgewässern und damit die Zielerreichung eines guten ökologischen Zustands wird dargestellt. Aus diesen Betrachtungen heraus gründet sich die Notwendigkeit der Einführung eines adäquaten Monitoring- und Bewertungsverfahrens, um gewässergüterelevante Eutrophierungserscheinungen von Mittelgebirgsfließgewässern bewerten und ausweisen zu können. Eine effiziente Maßnahmenplanung zur erfolgreichen Re-Oligotrophierung von Mittelgebirgsfließgewässern kann nur auf der Grundlage eines ganzheitlichen, ökosystemar begründeten Ansatzes, welcher über die Phosphor-Bewirtschaftung hinausgeht, erfolgen. Voraussetzung hierfür ist ein stärker prozessbasiertes Verständnis des zugrunde liegenden multifaktoriellen Ursache- / Wirkungsgefüges. |
| Analyse von Fließgeschwindigkeiten und Abflusstiefen auf verschiedenen Typen von Blockrampen Dipl.-Ing. Markus Studer, Prof. Dr. Dipl.-Ing. Anton Schleiss Blockrampen werden oftmals als Ersatz für Schwellen und Abstürze eingesetzt, um gefährlichen Sohlenerosionen entgegenzuwirken und die Fischwanderung zu erleichtern. Um die Durchgängigkeit für Forellen zu gewährleisten, müssen bestimmte hydraulische Kriterien erfüllt sein. Systematische Laborversuche und Feldmessungen auf verschiedenen Typen von Blockrampen haben gezeigt, dass monotone Blockrampen die Kriterien der Forellenmigration nur selten erfüllen. Strukturierte Blockrampen hingegen können bis zu spezifischen Abflüssen von 1 m3/(s · m) bzw. 2 m3/(s · m) auch bei einer Neigung von 10 % bzw. 6 % noch durchgängig sein. |
| Aktuelle Entwicklungen bei der Errichtung organismenpassierbarer Querbauwerke – Gewässerökologie und Hydraulik Mag. Melanie Ullmann Das historisch und fachlich bedingte Spannungsfeld zwischen Technik und Ökologie im Wasserbau beinhaltet gleichzeitig ein immenses Potenzial zur konstruktiven Zusammenarbeit. Voraussetzung dafür sind Gesprächsbereitschaft, Eingehen auf Zwangspunkte der verschiedenen Disziplinen, Bauerfahrung und der Mut zu innovativen Maßnahmen. Aktuelle Vorgaben für Planung und Bau von aufgelösten Rampen zur Wiederherstellung des Gewässerkontinuums bieten Entscheidungshilfen für Bauwerkswahl, Planung und Konstruktion auf der Basis des Gewässerleitbildes entsprechend der Standards der Bauwerkssicherheit und den Leistungsdaten aus der Fischökologie. |
| Der Merowe-Staudamm und dessen Wasserkraftwerk im Sudan Egon Failer, Mohamed Ahmed El-Hadari, Mutaz Musa Abdalla Salim Der Merowe-Staudamm und das dazugehörige Wasserkraftwerk liegen am Nil, ca. 350 km nördlich von Khartum und ca. 550 km stromaufwärts vom Assuan Staudamm in Ägypten. Die Mehrzweckanlage dient der Stromerzeugung durch die zehn Maschinensätze der 1 250 MW Wasserkraftanlage, der Bewässerung von landwirtschaftlichen Ackerflächen (ca. 380 000 ha) und dem Hochwasserschutz. Im Jahr 2010 erzeugte das Merowe-Wasserkraftwerk mehr als 60 % des Stromverbrauchs im Sudan. Weiterhin wird der Merowe-Staudamm die Sedimentablagerung im Assuan-Stausee erheblich reduzieren. Da mehr als 90 % des Stausees Wüstengebiete überschwemmen, gingen „nur“ ca. 6 000 ha landwirtschaftliche Flächen verloren. Die dadurch resultierende geringe Menge an Biomasse im Speicherraum reduziert die CO2- Emission aus dem Speichersee auf ein Minimum. |
| Hydrologie, Sedimentation und Stauraumbewirtschaftung des Merowe-Projektes Dr.-Ing. Jens Mödinger, Dipl.-Ing. Christoph Grass, Eng. Abdelrahman Saghayroon Elzein Der Nil ist nicht nur einer der längsten Flüsse der Welt, sondern zählt auch zu den Flüssen mit den höchsten Sedimentfrachten. Neben der Analyse der Abflusscharakteristik, die sich aufgrund der drei maßgebenden Hauptarme des Nils sehr differenziert darstellt, stellte die Erhebung und Modellierung der Sedimentationsvorgänge ober- und unterstrom des Dammes eine wichtige Basis für die Aufstellung der Regeln zur Stauraumbewirtschaftung dar. Der Artikel gibt einen kurzen Überblick über die wesentlichen Aspekte und Herausforderungen dieser Aufgaben. |
| Besondere logistische Herausforderungen beim Bau des Merowe-Staudammes Dipl.-Ing. Rudolf Ross, Dipl.-Ing. Thomas Richter, Dr. Ahmed El Tayeb Die Anforderungen an die Realisierung eines Infrastrukturprojektes wie des Merowe-Staudammes im Sudan unterschieden sich erheblich von denen eines Großprojektes in Europa. Die Entfernungen im Lande, Kommunikationsmittel, rechtzeitige Beschaffung von Material und Ausrüstung, der Mangel an Fachkräften sowie Unterbringung und Versorgung von bis zu 6 500 Personen waren von den beteiligten Unternehmen während der Bauzeit stets zu bedenken. Lahmeyer International (LI) wurde vom Bauherrn DIU als Ingenieur unter anderem für die Erstellung des Projektentwurfs, die vertragliche Abwicklung und Bauüberwachung beauftragt – Ingenieuraufgaben, die sich am Merowe-Staudamm deutlich von vergleichbaren Tätigkeiten in Europa unterschieden, nicht nur in Bezug auf die vertraglichen Aufgaben, sondern auch im Hinblick auf die Qualitätssicherung im Bereich Betonbau und Dammschüttung. |
| Grundlegende Aspekte für den Entwurf des Krafthauses und der Hochwasserentlastungsanlage des Merowe-Staudammes Dr.-Ing. Jens-Uwe Wiesemann, Dipl.-Ing. Jörg Weber, Bahaeldeen A. Zaid Der vorliegende Artikel gibt am Beispiel des Merowe-Staudammes einen Einblick in die hydraulischen Berechnungen, die für ein Wasserkraftprojekt mit einer installierten Leistung von 1 250 MW und einem Mehrzweckspeicher an einem Fluss wie dem Nil erforderlich werden. Er beleuchtet die baubegleitende Entwurfsplanung und spannt den Bogen von der hydraulischen Auslegung über die hydraulischen Modellversuche bis hin zu der Umsetzung in der baureifen Planung. Ziel der hydraulischen Berechnungen ist es, einen sicheren und wirtschaftlichen Entwurf für alle möglichen Betriebszustände zu gewährleisten, der die Gefahr von Schäden am Bauwerk und für die Bevölkerung vermeidet. Bei allen Sicherheitsaspekten, die bei der Planung mit höchster Priorität berücksichtigt wurden, mussten zusätzlich der wirtschaftliche Betrieb der Anlage und die Baukosten Berücksichtigung finden. Dies schließt auch die konstruktive Umsetzbarkeit der aus hydraulischen Gesichtspunkten erforderlichen Entwurfskriterien ein. Die Rückmeldung der Versuchsergebnisse, die Berücksichtigung der tatsächlich angetroffenen geologischen Gegebenheiten sowie die Entwürfe der unterschiedlichen Lieferanten der maschinen- und elektrotechnischen Ausrüstung fließen letztendlich in der baureifen Planung zusammen. |
| Entwurf und Ausführung der Steinschüttdämme und der Schlitzwand des Merowe-Projektes Dipl.-Ing. Thomas Ehrhardt, Dipl.-Ing. Dr. techn. Yannick Scheid, Dr. Ahmed El Tayeb Dieser Beitrag beschreibt die Herausforderungen beim Bau der 9,7 km langen Steinschüttdämme des Merowe-Projektes. Im Flussbett mit teilweise sehr mächtigen und durchlässigen Sand- und Kiesablagerungen kam ein 880 m langer und bis zu 74 m hoher Steinschüttdamm mit Erdkerndichtung zur Ausführung, der im Untergrund durch eine Schlitzwand abgedichtet wurde. Außerhalb des Flussbettes steht der Fels oberflächennah an. In diesen Bereichen wurde links und rechts ein Steinschüttdamm mit Betonoberflächendichtung errichtet. Diese Dämme haben eine Länge von insgesamt fast 6 km und eine maximale Höhe von 56 m. Den Abschluss bilden zwei 18 m hohe Steinschüttdämme mit Erdkerndichtung. |
| Koordination und Durchführung der zeitgleichen Inbetriebnahme der 1 400-MVA-Wasserkraftanlage Merowe und des 500-kV-Höchstspannungsnetzes MSc Ralf Bucher, Dipl.-Ing. Heinz Meschitz Die erfolgreiche Netzintegration der Wasserkraftanlage Merowe markiert eine neue Ära in der sudanesischen Elektroenergieversorgung. Mit 1 400 MVA installierter Leistung stellt die Anlage die zentrale Erzeugungseinheit innerhalb des neuen 500-kV-Übertragungsnetzes dar. Die Notwendigkeit der zeitgleichen Inbetriebnahme der Maschinensatze sowie des Höchstspannungsnetzes erforderte eine strategische Zeitplanung sowie das Management komplexer technisch-organisatorischer Zusammenhänge. |
| Betrieb und Wartung der Wasserkraftanlage Merowe B. Sc. Martin Brown, Dipl.-Ing. Dr. techn. Yannick Scheid, Dr.-Ing. Jens Mödinger Mit dem Merowe-Mehrzweckprojekt wurde 2009 am Nil eine Wasserkraftanlage in Betrieb genommen, die in ihrer Komplexität einen Meilenstein für das flächengrößte Land Afrikas darstellt. Der Damm deckt seit der Inbetriebnahme im Jahre 2009 mehr als 60 % des Gesamtstrombedarfs und trägt so maßgeblich zur wirtschaftlichen Entwicklung des Landes bei. Der Betrieb und die Wartung der Anlage sowie die Bewirtschaftung des Speichersystems haben eine besondere Bedeutung, um die Wasserressourcen auch zukünftig optimal, zuverlässig und nachhaltig zu nutzen. Es bestehen hohe Anforderungen, um diese Ziele in der weit abgelegenen Wüstenregion von Merowe dauerhaft zu realisieren. Der Beitrag stellt ein Projekt vor, das neben dem notwendigen Knowhow-Transfer auch das Ziel verfolgt, die besondere Bedeutung nachhaltigen Wirtschaftens mit der hochkomplexen Wasserkraftanlage zu fördern. Im Folgenden werden einzelne Elemente des Betriebs, der Speicherbewirtschaftung, der Anlagenüberwachung, der Wartung, der Unterhaltung und der Ausbildung vorgestellt. |
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