Wasserwirtschaft 02-03/2016


Nachhaltige Wasserversorgung in der indischen Megastadt Hyderabad ‚Äď Aktuelle Probleme und L√∂sungsans√§tze f√ľr die Zukunft
Benedikt Bader, Dr. rer. nat. Klaus Baier, Univ.-Professor Dr.rer.nat. Dr.h.c. Rafig Azzam
Megaurbanisierung f√ľhrt besonders in Entwicklungs- und Schwellenl√§ndern zu erheblichen Herausforderungen. Vor allem sind die St√§dte in diesen L√§ndern durch starke Umweltverschmutzung und hohen Ressourcenverbrauch gekennzeichnet. Besonders die Etablierung eines ad√§quaten Wassermanagementkonzepts wird durch das schnelle Wachstum der St√§dte und den kontinuierlich steigenden Bedarf an Wasser stark erschwert. In vielen Megast√§dten weltweit ist eine andauernde Wasserknappheit bereits jetzt die Folge dieses Urbanisierungsprozesses. Im Folgenden wird das Verbesserungspotenzial der Wassernutzung und dessen Managements in der indischen Megastadt Hyderabad analysiert.
Moderne Steuerungstechnik sorgt f√ľr hohe Qualit√§t in der Wasseraufbereitung
Norbert Brousek, Thorsten Pross
Bei der Wasseraufbereitung sorgt eine moderne Steuerungstechnik daf√ľr, dass aufwendige mechanische, biologische und chemische Prozesse zuverl√§ssig ihre Dienste verrichten. Am Beispiel der Kl√§ranlage Geesthacht wird gezeigt, wie eine solche Modernisierung durchgef√ľhrt wird. Zudem wird die Bedeutung von Steuerungssystemen und zugeh√∂rigen elektrotechnischen Komponenten aufgezeigt.
Das Projekt Illerkraftwerk Au ‚Äď Eine √∂kologisch vertr√§gliche Wasserkraftanlage mit dynamischer Stauzielregelung
Dipl.-Ing. (FH) Walter Feßler, Volker Wiegand, Dipl.-Ing. (FH) Bernd Brennauer, Dipl.-Ing. Michael Schuchert
An der Iller in Kempten wird derzeit eine Pilotanlage zur Reaktivierung einer bestehenden Gef√§llestufe mit niedriger Fallh√∂he realisiert. Zur Verbesserung der Jahresarbeit wird dabei das Stauziel nur bei h√∂heren Abfl√ľssen im Gew√§sser tempor√§r angehoben. Zum Einsatz kommt hier eine Kombination aus der neu entwickelten VLH-Turbine mit zwei Schlauchwehren sowie eine abflussabh√§ngige Stauzielregelung.
Mit Grundfos-i-Solutions zur Wasserwirtschaft 4.0
Günter Knackfuss, Dipl.-Ing. Heribert Meyer
Eine Presseexkursion f√ľhrte Fachjournalisten im November 2015 in die Grundfos-Zentrale nach Bjerringbro (DK) und die Pumpenfertigung Aalestrup. Das seit 70 Jahren bestehende Unternehmen hat heute Niederlassungen in 80 L√§ndern mit 19 000 Besch√§ftigten.
Analyse der Strömungsprozesse in unterirdischen Tiefspeichern von Pumpspeicherwerken mit Telemac2D
Moritz Kreyenschulte, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Elena Pummer, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger Sch√ľttrumpf
Angesichts eines sich rasant verändernden Strommarktes mit vermehrter Einspeisung von erneuerbarer Energie, deren Erzeugungsleistung deutlichen Fluktuationen unterworfen ist, gewinnt die Möglichkeit der großmaßstäblichen Energiespeicherung zunehmend an Bedeutung. Unterirdische Pumpspeicherwerke könnten einen solchen Energiespeicher bereitstellen. Die Strömungsvorgänge in verzweigten Tiefspeichern dieser Bauwerke sind bislang noch nicht ausreichend erforscht. Im Folgenden werden Ergebnisse einer 2-D-tiefengemittelten numerischen Simulation zur Analyse der Strömungsprozesse bei Variation der geometrischen Eigenschaften des Unterbeckens dargestellt.
Die Bewertung des √∂kologischen Zustandes von Gr√§ben ‚Äď ein Verfahrensvergleich
Dr. Uta Langheinrich, Prof. Dr. Volker L√ľderitz
Gr√§ben und Grabensysteme sind in Norddeutschland verbreitete Gew√§sserformen. Im Sinne der europ√§ischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sind Gr√§ben k√ľnstliche Wasserk√∂rper, f√ľr die das Umweltziel ‚ÄěGutes √∂kologisches Potenzial‚Äú definiert werden muss. Der vorliegenden Arbeit liegt die Untersuchung von insgesamt 49 Niedermoorgr√§ben in Sachsen-Anhalt und Niedersachen zugrunde. Von den Autoren wurde eine multimetrische Methode zur Bewertung von Niedermoorgr√§ben und kleinen Kan√§len mittels Makroinvertebraten und Makrophyten entwickelt. Ebenfalls auf Grundlage eines multimetrischen Indexes mit Makroinvertebraten entstand ein niederl√§ndisches Bewertungsverfahren f√ľr Gr√§ben. Dieses Verfahren fand ebenfalls auf die hier untersuchten Gew√§sser Anwendung. Die Eignung beider Verfahren f√ľr die Grabenbewertung konnte best√§tigt werden. Das √∂kologische Potenzial der Gew√§sser h√§ngt √ľberwiegend von der Umfeldnutzung und dem Unterhaltungsregime ab.
Die irrt√ľmliche Herleitung der Torricelli-Formel aus der Bernoulli-Gleichung
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Malcherek
Eine der grundlegenden physikalischen Zusammenh√§nge in Wasserwirtschaft und Verfahrenstechnik ist die Ausflussformel von Torricelli, die einen Zusammenhang zwischen dem Ausfluss durch eine √Ėffnung und dem F√ľllstand √ľber der √Ėffnung im Gef√§√ü herstellt.
Der Fischlift am Gadmerwasser im Berner Oberland, Schweiz
Dipl.-Ing. (FH) Matthias Meyer, Dr. Steffen Schweizer, Dipl.-Ing. Elena Andrey, Dipl.-Geograf Willy M√ľller, Martin Fl√ľck
Im Jahr 2013 wurde durch die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) beim Ausgleichsbecken Fuhren ein Fischlift in Betrieb genommen. Vorangegangen war eine intensive Planungsphase mit einem Variantenstudium zur freien Fischwanderung in diesem Abschnitt des Gadmerwassers. Dabei zeigte sich, dass der Bau eines Fischliftes sowohl fisch√∂kologisch als auch √∂konomisch die beste L√∂sung f√ľr diesen Standort darstellt. Eine gro√üe Herausforderung bestand darin, eine funktionsf√§hige Fischauf- und -abstiegsanlage f√ľr die Bachforelle als Zielart trotz 2 m Wasserspiegelschwankungen im Oberwasser und einem definierten Restwasserregime im Unterwasser zu realisieren. Ein kamerabasiertes Langzeitmonitoring best√§tigt die flussaufw√§rtsgerichtete Funktionsf√§higkeit.
Überlegungen zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherkraftwerken
Dr.-Ing. Christoph Rapp, Andreas Zeiselmair, Dipl.-Ing. Andres Botero Halblaub
In diesem Artikel werden √úberlegungen zur Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherkraftwerken bzw. Energiespeichern im Allgemeinen angestellt. Dabei werden verschiedene mathematische Operationen zur Beurteilung der sogenannten hourly Forward Curve (hFC; Stundenpreis-Kurve) der Stadtwerke M√ľnchen GmbH von 2012 zum Ansatz gebracht, um diese in Bezug auf ihre Schwankungen in den drei Szenarien (Hoch-, Zentral- und Tiefpreis) untersuchen zu k√∂nnen. Au√üerdem wird die Reihe mit einem zum Mittelwert r√ľckkehrenden Prozess moduliert. Dabei wird der Fokus neben Simplex-Optimierungen und stochastischen Momenten auf die Fourier-Analyse der Preiszeitreihe gelegt. Es konnte ein linearer Zusammenhang zwischen den Summen der Effektivwerte der hFC und den Gewinnen (Stromverkauf abzgl. Pumpkosten) nachgewiesen werden. Weitere Einblicke geben die prognostizierten Stillstandszeiten.
Positionspapier ‚ÄěLiving Rivers‚Äú
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger Sch√ľttrumpf, Prof. Dr.-Ing. Andr√© Niemann
zur Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie in Wissenschaft und Praxis
Statistische Bewertung der Hochwasserkoinzidenz zur Planung des technischen R√ľckhalts
Dr. Markus Schulte, Prof. Dr. Andreas Schumann
Bei gro√üen Hochwasserereignissen kommt es zur √úberlagerung von Scheiteln aus verschiedenen Teileinzugsgebieten. Die Wirkung von R√ľckhaltesystemen kann mit Szenarien bewertet werden, die diese r√§umlichen Verh√§ltnisse ber√ľcksichtigen. Dies erfordert die Einsch√§tzung der Plausibilit√§t der betrachteten Ereignisse, wof√ľr die √ľbliche Scheitelstatistik jedoch nicht ausreicht. Somit ergibt sich durch die gemeinsame Betrachtung r√§umlich verteilter, aber zeitgleicher Merkmale der Bedarf an einer multivariaten statistischen Bewertung. Die hier vorgestellten Ans√§tze auf Grundlage von Copulas bieten dazu eine M√∂glichkeit.
Einfluss der Wiedervernässung eines Moores im Nationalpark Harz auf die Mobilität des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC)
Dipl.-Ing. (FH) Katja Osterloh, Dr. Nadine Tauchnitz, Dipl.-Ing. (BA) Ines Wehner, Dr. Hans-Ulrich Kison, Prof. Dr. Ralph Meissner
In den letzten beiden Jahrzehnten wurden zunehmend ansteigende Konzentrationen von gel√∂stem organischem Kohlenstoff (DOC) in Oberfl√§chengew√§ssern beobachtet, die zu Problemen bei der Trinkwasseraufbereitung f√ľhren k√∂nnen. Organische B√∂den, die den gr√∂√üten terrestrischen Kohlenstoff-Pool darstellen, werden als Hauptquellen f√ľr DOC angesehen. Zum Einfluss der Wiedervern√§ssung gest√∂rter Moore auf die Mobilit√§t von DOC liegen bisher widerspr√ľchliche Ergebnisse vor. In vorliegender Arbeit wurden die DOC-Konzentrationen im Moorwasser eines seit 2005 schrittweise wiedervern√§ssten Moores im Nationalpark Harz sowie potentielle Einflussfaktoren auf die DOC-Mobilit√§t √ľber einen Zeitraum von 4 Jahren untersucht und mit einem naturnahen Moorstandort verglichen.
Rhithrale fisch√∂kologische Zielerf√ľllung, Gew√§sserstruktur und Durchg√§ngigkeit
Dr.-Ing. Klaus Träbing, Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
Gem√§√ü WRRL wird die fisch√∂kologische Zielerf√ľllung f√ľr 297 hessische Oberfl√§chenwasserk√∂rper in Abh√§ngigkeit von Gew√§sserstruktur und anthropogenem Wanderhindernisbestand dargestellt. √úberraschenderweise sind im Rhithral die Wanderhindernisabst√§nde bei Zielerf√ľllung zum Teil geringer als bei Zielverfehlung. Daraus lassen sich unmittelbar Schlussfolgerungen f√ľr die Ma√ünahmenpriorisierung in der effizienten Gew√§sserentwicklung ableiten.
Vergleichende Analyse des Fischabstiegs an drei Wasserkraftanlagen einer Kraftwerkskette
Dr. rer. nat. Falko Wagner
In der Wei√üen Elster, einem rechten Nebenfluss der Saale, wurde 2013 der Fischabstieg und Fischschutz an drei Wasserkraftanlagen im Bereich einer 10,5 km langen Kraftwerkskette untersucht. Die Quantifizierung des Fischabstiegs √ľber die einzelnen Abstiegskorridore erfolgte durch Netzf√§nge. Erg√§nzend wurde das Fischverhalten im Oberwasser am Fischschutzrechen sowie im Einstiegsbereich der Byp√§sse mittels Sonarkamera beobachtet. Wenngleich prim√§r keine wissenschaftlichen Fragestellungen im Vordergrund der Untersuchungen standen, erm√∂glichen die Ergebnisse verallgemeinerbare R√ľckschl√ľsse zum Einfluss der Position und der Bauweise der Bypass√∂ffnungen sowie des Anstr√∂mwinkels des Fischschutzrechens auf die Wirksamkeit der Fischschutz- und Fischabstiegseinrichtung an kleinen Kraftwerken.
Einf√ľhrung des Web Service XHydro zur harmonisierten Pegeldaten√ľbertragung
Dipl.-Ing. (FH) Jens Wilhelmi, Dr. Ulrich Barjenbruch
Zur kontinuierlichen Erfassung der Wasserst√§nde und Abfl√ľsse an Bundeswasserstra√üen unterh√§lt die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) ein gew√§sserkundliches Messnetz. Durch dessen sukzessiven Ausbau und bereichsweise vorgenommene Modernisierungen hat sich im Laufe der Zeit eine Vielfalt von Datenformaten und -abrufprotokollen entwickelt. Diese heterogene Struktur soll nun durch die verbindliche Einf√ľhrung einer einheitlichen, standardisierten √úbertragungstechnik auf Basis von Web Services harmonisiert werden.
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