Stauraumverlandung von Hochgebirgstauseen: Experimentelle Modellversuche mit Mischungen aus Kunststoffgranulat und Sand

In Hochgebirgsstauseen erfolgt der Sedimenteintrag aus Einzugsgebieten, die durch Vegetationsmangel geprägt sind und dadurch bei Extremereignissen stark erodiert werden. Das eingetragene Sediment ist oftmals eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen aus Schluffen und Tonen. Der Kies wird als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen
deltaförmigen Transportkörper, der im Stausee langsam zur Talsperre wandert. Der Sand wird überwiegend in Suspension transportiert und bei den vornehmlich kleineren Stauräumen bis hin zum Absperrbauwerk abgelagert. Der Sedimenteintrag verringert den Stauraum z. T. deutlich. Da Kies im Wesentlichen als Geschiebe und Sand primär als Suspension in den Stauraum eingetragen werden, müssen diese morphodynamischen Prozesse im physikalischen Modell unterschiedlich betrachtet werden. Im Rahmen von zwei Consulting-Projekten an Talsperren in Chile wurden morphodynamische Experimente für Stauräume durchgeführt mit dem Ziel, die Stauraumverlandung durch eingetragenes Sediment aus Kies und Sand zu reduzieren. Als Modellsediment wurde eine Mischung aus Sand und Kunststoffgranulat verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass mit den getesteten innovativen Verfahren im physikalischen Modell die Baggerungen im Stausee deutlich reduziert werden konnten.

Weltweit gehört die Wasserkraftnutzung zu den wichtigsten Formen der regenerativen Energiegewinnung. Auch in Südamerika sind die Wasserkraftanlagen maßgeblich an der Energieversorgung beteiligt. Zumeist werden die Wasserkraftanlagen in Kombination mit Talsperren als Speicherwasserkraftwerke gebaut, und bei der Konzeption und Planung müssen üblicherweise technische, ökologische und soziale Randbedingungen beachtet werden. Eine große Herausforderung ist inzwischen der Verlust an Stauraumvolumen durch Sedimentation, was zu einer Verringerung der Energiegewinnung führt und eines der relevantesten sowie teuersten Probleme geworden ist. Weltweit beträgt der Stauraumverlust durch Sedimentation etwa 0,5 bis 1 % pro Jahr, und die Unterhaltungskosten verursachen rd. 10 bis 20 Billionen US$ im Jahr.
Hochgebirgsstauseen erhalten ihre Sedimente aus Einzugsgebieten, die infolge Vegetationsmangel bei Extremereignissen stark erodiert werden können, und zeigen eine deutlich größere Tendenz zu Stauraumverlandungen als Stauseen in andere Landschaften. Das im Hochgebirgsstausee zugeführte Sediment ist zumeist eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen von Schluffen und Tonen. Der Kies wird hauptsächlich als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen deltaförmigen Transportkörper, der im Stauseebereich langsam zur Talsperre wandert. Der Sand und das feinere Sediment werden überwiegend in Suspension transportiert und im Stauraum durch die geringen Strömungsgeschwindigkeiten weiter in Richtung des Absperrbauwerkes abgelagert.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 05 (Mai 2021)
Seiten: 6
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Prof. Dr. - Ing. Oscar Link
Dipl.-Ing. Andrés Araneda
Dr.-Ing. Frank Tinapp
Prof. Dr.-Ing. Bernd Ettmer

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