Energieumwandlung in einem offenen Durchlassbauwerk an kleinen Hochwasserrückhaltebecken (Trockenbecken)
Für den Rückhalt von Hochwässern sind im Hinblick auf die ökologische Durchgängigkeit Trockenbecken besonders gut geeignet, da sie keinen Dauerstau aufweisen und der Betriebsauslass auf dem Niveau der natürlichen Gewässersohle liegt. Gleichzeitig ist für den Hochwasserrückhalt sowohl ein rückstaufreier Ausfluss als auch die schadlose Energieumwandlung im Durchlassbauwerk zu gewährleisten. Mithilfe von spezifischen Einbauten in einem offenen Durchlassbauwerk soll diesen Anforderungen Rechnung getragen werden.
Bei der Planung von Trockenbecken im Rahmen von Hochwasserschutzmaßnahmen sind bei der Wasserabgabe über den Betriebsauslass drei wesentliche Punkte zu beachten:
■ Sicherstellung der ökologischen Durchgängigkeit, also die freie Passierbarkeit des Dammbauwerks für aquatisch gebundene Lebewesen entlang des Gewässers bei normalen Abflussbedingungen bis hin zum mittlerem Niedrigwasserabfluss (MNQ).
■ Gewährleistung eines hydraulisch vollkommenen Ausflusses unter dem Schütz des Betriebsauslasses, um die volle hydraulische Kapazität des Auslasses zu gewährleisten und Rückstaueinflüsse zu vermeiden.
■ Sicherstellung einer ausreichenden Energieumwandlung am Betriebsauslass, so dass im Unterwasser der Stauanlage die Ausbildung von Kolken verhindert wird, was die Tragsicherheit des gesamten Dammbauwerks gefährden kann.
Die klassische Lösung „Tosbecken mit Endschwelle" ermöglicht zwar eine gute, lokal definierbare Energieumwandlung, ist aber aufgrund der Unterbrechung des Fließcharakters des Gewässers ökologisch meist nicht vertretbar. Als Alternative zum Tosbecken werden daher im Durchlassbauwerk oft unregelmäßig geformte Störsteine auf der ebenen Gewässersohle angeordnet, deren hydraulische Wirkung nur sehr schwer abgeschätzt werden kann.
Um die hydraulische Wirksamkeit solcher Störsteine für die Energieumwandlung an Auslassbauwerken von kleinen Hochwasserrückhaltebecken (Bauwerkshöhe ≤6 m) zu ermitteln, beauftragte das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) das Institut für Wasser-und Umweltsystemmodellierung der Universität Stuttgart (IWS) mit der Durchführung von Versuchen an einem physikalischen Modell im Maßstab 1:5. Es wurde zunächst die hydraulische Wirkung von unregelmäßig geformten Störsteinen und schließlich von geometrisch definierten Einbauten systematisch untersucht. Durch die Anwendung einfacher Geometrien für die Einbauten wurde eine Übertragbarkeit der Ergebnisse aus den Modellversuchen auf vorhandene hydraulische Ansätze zur Energieumwandlung und letztendlich eine hydraulische Bemessung entsprechender Durchlassbauwerke möglich.
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft 04/2014 (April 2014) | |
| Seiten: | 5 | |
| Autor: | Dipl.-Ing. Reinhard Klumpp  Dr.-Ing. Sven Hartmann Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht | |
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