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Auftraggeber: Gauff Ingenieure, Frankfurt
Die Wasserentnahme aus ungeregelten Flüssen mit Sedimenttransport (Feinsand) gehört generell zu den schwierigsten Problemen des Wasserbaus. Im Fall der Bariecho-Wasserfassung soll eine bestehende Anlage saniert werden. Die derzeitige Anlage ist weitgehend versandet. Die Wasserentnahme erfolgt provisorisch über den Spülkanal, die Räumung der Sedimente ist arbeitsintensiv und ungenügend. Mit den erforderlichen Umbaumaßnahmen soll ein geordneter, störungsfreier Betrieb ermöglicht werden. Insbesondere soll das der Pumpstation zugeleitete Rohwasser in ausreichender Menge zur Verfügung stehen und möglichst wenig Sediment enthalten. Die Räumung von Sandablagerungen ist zu automatisieren.
Die Gesamtuntersuchung für die Entnahme-Sanierung setzt sich wie folgt zusammen:
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Auftraggeber: Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft und Küstenschutz (NLWK), Lüneburg
Der rechtsseitige Elbedeich im Amt Neuhaus (Region Hitzacker) gewährleistet keinen ausreichenden Hochwasserschutz. Sicherheitsmängel bestehen in mehrfacher Hinsicht. Der Deichkörper wurde aus örtlich verfügbaren Materialien geschüttet. Die Lagerungsdichte ist dementsprechend locker. Die Deichböschungen sind zu steil und der Deich insgesamt zu niedrig, so dass im Hochwasserfall von minimalen Sicherheitsreserven auszugehen ist.
Der Landkreis Lüneburg, stellvertretend für den zu gründenden Deichverband, kam mit der Übernahme der Trägerschaft für den Deichneubau seiner im niedersächsischen Deichgesetz verankerten Verpflichtung nach, den Hochwasserschutz im Amt Neuhaus sicherzustellen. Mit dem Deichneubausoll aus Gründen des Hochwasserschutzes und des Naturschutzes die Neubautrasse örtlich rückverlegt werden. Die Fachplanung wird von dem NLWK Lüneburg (ehemals SVkWA Lüneburg) durchgeführt.
Das Leichtweiß-Institut für Wasserbau, Abteilung Wasserbau
und Gewässerschutz, wurde von dem NLWK Lüneburg beauftragt, grundbautechnische
und untergrundhydraulische Untersuchungen durchzuführen und deren
Ergebnisse im Hinblick auf das Bauvorhaben auszuwerten. Dabei stehen folgende
Ziele im Vordergrund:
Für die Modellierung der Qualmwasserbildungen wurde ein instationäres Grundwassermodell aufgebaut, das den Hochwassergang der Elbe berücksichtigt. Das Modellgebiet umfasst eine Fläche von ca. 30 km² . Die Bodenschichtung wurde dreidimensional nachgebildet; das Strömungsmodell ist zweidimensional (horizontal eben) mit durchlässiger Deckschicht (,,leaky aquifer"). Die Modelleichung erfolgte u. a. mit Hilfe von Biotoptypkartierungen, die Hinweise über die Qualmwassersituation bei früheren Hochwasserereignissen liefern. Mit der Modellierung können zukünftig zu erwartende Qualmwasserzonen räumlich differenziert prognostiziert werden. Darüber hinaus werden Aussagen zu den Vorflutverhältnissen im weiteren Deichhinterland erarbeitet.
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Auftraggeber: Rudolph und Co. Wasserkraftwerke
Im Mündungsgebiet der Emscher treten infolge des unterirdischen Kohleabbaus Bergsenkungen auf. Bereits heute ist auf mehreren 100m Länge oberhalb des Absturzbauwerkes eine erhebliche Beschleunigung des Abflusses zu erkennen. Um Erosionsschäden am Gewässerbett zu vermeiden, soll die Emscher den Senkungen entsprechend aufgestaut werden.
Im Rahmen dieser Umgestaltung der Emschermündung ist geplant, ein Klein-Wasserkraftwerk in Verbindung mit einer Wehranlage zu installieren. Die Fallhöhe, die durch den Aufstau gewonnen wird, soll zur Energieerzeugung genutzt werden. Die nutzbare Fallhöhe ergibt sich aus dem Wasserstand im Stauraum in der Emscher und einem Wasserstand im Rhein.
Im Modell wurde ein 300m langer Abschnitt der Emscher und der Mündungsbereichs der Emscher in den Rhein im Maßstab 1:15 der Höhen und Längen nachgebaut. Der Einlaufbereich zur Wasserkarftanlage befindet sich auf der linken Seite oberhalb der Wehranlage. Der Auslauf befindet sich unmittelbar unterhalb des Absturzbauwerkes.
In den Modellversuchen wird die Anströmung des Einlaufbauwerkes der Kraftwerksanlage für Hochwasserverhältnisse untersucht. Ebenso erfolgt die Untersuchung im Bereich des Auslaufs. Hinzu kommen Untersuchungen über die Ablagerung und Spülung von Sedimenten im Bereich des Einlaufes und im Bereich des Auslaufes.
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Auftraggeber: Emschergenossenschaft, Essen
Das Absturzbauwerk Emschermündung liegt in einem Bergsenkungsgebiet. Zwischen 1981 und 1988 wurden Senkungen von rd. 0.25 m gemessen, bis zum Jahr 2010 wird mit insgesamt 1.75 m gerechnet. Bereits heute ist auf mehreren 100 m Länge oberhalb des Absturzes eine erhebliche Beschleunigung des Abflusses zu erkennen Um Erosionen am Gewässerbett zu vermeiden, soll die Emscher den Senkungen entsprechend durch Staubalken oder durch eine Wehrklappe aufgestaut werden. Eine Wehrklappe wäre sicherlich vorteilhaft, wenn in Verbindung mit dem bestehenden Abzweig eine Kleinkraftanlage installiert würde. Eine endgültige Entscheidung hierzu steht jedoch noch aus.
Die Modellversuche gliedern sich wie folgt:
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Auftraggeber: Landesumweltamt Brandenburg, Potsdam
An Oder und Neiße wurden über lange Jahre Daten zur Wasserqualität erhoben, die im Rahmen eines BMFT-Forschungsvorhabens ausgewertet wurden. Dabei wurden alle verfügbaren Gütepegel entlang der deutsch-polnischen Grenze herangezogen.
Für die Auswertung wurden bestimmte Stoffgruppen mit charakteristischen Vertretern definiert. Im einzelnen wurden folgende Gruppen unterschieden:
Die Ganglinie der Stoffe wurde auf zeitliche Besonderheiten und auf Trend untersucht. Dabei wurden moving-average-Auswertungen und Zeitreihenanalysen eingesetzt. Anschließend wurden die Messreihen auf die Lagemaße (Median, 10% und 90% Quantil, Ausreißer) ausgewertet und einer Frequenzanalyse unterzogen.
Bei der Korrelation der Gütedaten mit dem Abfluss kamen zwei unterschiedliche Funktionen zum Einsatz, die das Verhalten
berücksichtigen. Die Ergebnisse wurden grafisch dargestellt. Für ausgewählte Gütepegel wurden Frachtberechnungen durchgeführt, um Veränderungen über den Untersuchungszeitraum aufzuzeigen.
Der letzte Teil der Untersuchungen beschäftigt sich mit einem künftigen Überwachungssystem Wasserqualität. Hierzu werden Vorschläge zur Anordnung der Messstationen, der Auswahl von Überwachungsparameter sowie der Häufigkeit der Überwachungen gemacht.
Die einzelnen Gewässergüteparameter wurden anhand eines eigens definierten Systems klassifiziert und als Bänderkarten dargestellt.
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Auftraggeber: Magistrat der Kreisstadt Eschwege
Die Ortschaft Albungen liegt zwischen den Städten Eschwege und Bad Soden-Allendorf an der Werra. Die Werra durchzieht hier in ausgeprägten Mäanderschleifen das Tal. Während sich auf der rechten Seite das Gewässer direkt an ein Hochgestade anlehnt, schließt sich auf der linken Seite ein ca. 700 m breites Vorland an, das durch die Bahnlinie Bebra-Göttingen und die Bundesstraße B 27 begrenzt wird.
Im Hochwasserfall (HQ100 = 740 m3/s) wird das gesamte Vorland überflutet. Lediglich hochliegende Teile der Ortschaft Albungen werden nicht vom Hochwasser erfasst. Ein hochwasserfreier Zugang zur Ortschaft existiert nicht. Dadurch wird die Ortschaft schon ab einem 5-jährigen Hochwasser (HQ5 = 307 m3/s) zur Insel. Sie ist dann nur noch über einen Laufsteg zu Fuß erreichbar. Ab einem 10-jährigen Hochwasser werden schließlich weite Teile der Ortschaft überflutet und es entsteht ein beträchtlicher Schaden.
Aus diesem Grund werden durchgreifende Maßnahmen zum Hochwasserschutz geplant, um die relativ häufigen Überschwemmungen der Ortszufahrt und der Bebauung zu verhindern. Die Planungen umfassen im wesentlichen:
Das Einschnürungsbauwerk war als regelloses Bauwerk geplant, das die Fischpassierbarkeit gewährleisten sollte.
Die hydraulischen Modellversuche wurden an einem Modell im Maßstab 1:27,5 durchgeführt. Das Modell umfasste die Werra von km 3+560 (Fluss-km 36,340) bis km 2+885 (Fluss-km 37,015) sowie die geplante Flutmulde vom Abzweig an der Werra bis km 1+175. Das geplante Einschnürungsbauwerk soll bei km 3+172 liegen, so dass im Modell ca. 400 m des Oberwassers und ca. 300 m des Unterwassers der Werra abgebildet wurden.
Aufgrund der schwierigen Randbedingungen ergaben sich im Planungsbereich außerordentlich komplexe Strömungsverhältnisse, so dass die rechnerisch-theoretisch ermittelte eindimensionale Spiegellinienberechnung des Planungsbüros nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erfasst werden konnten. Die hierfür vorzunehmenden Modellversuche umfassten im wesentlichen folgende Themenkomplexe:
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Auftraggeber: Strom- und Hafenbau, Hamburg
Im Zuge von Kairekonstruktionen und Errichtungen eines neuen Liegeplatzes am Burchardkai (8. und 10. Liegeplatz) tritt das Problem auf, dass infolge von Propellerstrahlbelastungen (Heckschraube, Bugstrahl) durch große Containerschiffe (Schiffe der 3. und 4. Generation) sehr hohe Geschwindigkeiten im Sohlbereich induziert werden. Bei den erwarteten Sohlgeschwindigkeiten von ca. 6 bis 8 m/s muss damit gerechnet werden, dass erhebliche Auskolkungen im Kaibereich auftreten.
Um Schäden für die Kairekonstruktionen zu vermeiden ist geplant, die Sohle durch Schutzsysteme zu sichern.
In einem großflächigen Modellbecken, in dem die Gesamtsituation des Burchardkais (8. und 10. Liegeplatz) nachgebildet ist, werden mit einem typischen Containerschiff der 3. Generation reale An- und Ablegmanöver simuliert. Die Simulation erfolgt auf der Basis eines Standardmanövers, dessen einzelne Manöverphasen aus vorhandenen in situ-Beobachtungen und -Messungen abgeleitet werden. Die daraus resultierende Sohlbelastung wird messtechnisch erfasst.
Dabei sind besonders zu beachten:
Dazu gehören im einzelnen:
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| Kolkformen bei Bugstrahlrudern | Kolkform infolge der Schraube / Hauptmaschine mit Ruderstellung gedreht zur Kaimauer |
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Auftraggeber: Thüringer Landesanstalt für Umwelt
Gefördert durch das BMFT
Die Ilm ist ein kleines Fließgewässer mit Mittelgebirgscharakter. Sie entspringt in den Hochlagen des Thüringer Waldes südwestlich von Ilmenau und mündet nach etwa 130 km in den Randbereichen des Thüringer Beckens bei Großheringen in die Saale. Die Ilm hat ein schmales Einzugsgebiet von 1043 km2 und durchfließt die Naturräume Mittelgebirge, Buntsandstein-Hügelländer, Muschelkalk-Platten und -Bergländer sowie Ackerhügelländer. Diese beeinflussen ihren Charakter maßgeblich. Die Flussbreite der Ilm schwankt zwischen 3 m im Oberlauf und zirka 15 m im Unterlauf mit Fließtiefen zwischen 0,1 m und 0,8 m bei einer Mittelwasserführung von 5,9 m3/s nahe der Mündung.
In Teilbereichen ist die Ilm noch von naturnahen Elementen geprägt. Auf weiten Strecken ist sie jedoch mehr oder weniger stark überformt und in ihrer Wasserqualität beeinträchtigt. Über 60 Querverbauungen zerschneiden das natürliche Längskontinuum des Fließgewässerökosystems.
In einem komplexen Forschungsansatz wurden in der Phase I von der Arbeitsgruppe Limnologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena Wechselbezüge zwischen Gewässer und, Landschaft ermittelt sowie Ursachen und Wirkungen von anthropogenen Beeinträchtigungen und Schäden aufgezeigt, die zum Jahresende 1994 zu einem ökologisch begründetem Sanierungskonzept verknüpft werden.
Das Projektbüro Ilm an der Thüringer Landesanstalt für Umwelt beschäftigt sich in der Phase II dieses BMFT-Verbundprojektes seit Juli 1994 mit einer praxisgerechten Auswertung der biologisch-ökologisch geprägten Forschungsergebnisse aus Phase I. Auf dieser Grundlage und unter Berücksichtigung der verschiedenen kulturellen Interessen erarbeitet das Projektbüro einen Gewässerentwicklungsplan für das Einzugsgebiet der Ilm sowie erste Umsetzungsmaßnahmen dieses ganzheitlichen, konsensfähigen Lösungsmodells. Dem Leichtweiß-Institut für Wasserbau wurde in der Phase II der wasserbauliche Aufgabenteil übertragen.
Schwerpunkt der wasserbaulichen Forschungsaufgabe ist die Entwicklung und Überprüfung von Möglichkeiten zur Wiederherstellung eines naturnahen Strukturreichtums der Gewässersohle und -ufer, der linearen Durchgängigkeit sowie der gewässertypischen Dynamik. Eine wesentliche Grundlage hierfür stellen Gewässerstrukturgütekartierungen dar. Diese liegen zum Teil schon vor u.a. eine Gewässerstrukturgütekartierung des Oberlaufes der Ilm nach dem LAWA-Verfahren (NW), sowie diverse andere Kartierungsformen von Nebengewässern der Ilm bzw. sollen im Laufe des Jahres 1995, insbesondere für den Mittel- und Unterlauf der Ilm, noch erstellt werden. Detaillierte Leitbilduntersuchungen sowie wertvolle Erfahrungen der LAWA/DVWK-Testkartierer von ausgewählten thüringer Fließgewässern werden die ausstehenden Gewässerstrukturgütekartierungen an der Ilm vereinfachen und beschleunigen.
Zur Wiederherstellung der linearen Durchgängigkeit ist eine methodische Erfassung und Bewertung der vielen Querbauwerke vorgesehen. Eine eingehende Analyse der verschiedenen Parameter, die zum einen diese Bauwerke und ihre Umgebung und zum anderen ihre Sanierungsmöglichkeiten beschreiben, soll prüfen, ob Zusammenhänge bestehen, mit deren Hilfe Aussagen zur Sanierungsstrategie getroffen werden können.
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Auftraggeber: Public Power Corporation, Athen
Im Nordosten Griechenlands wird der Fluss Nestos zur Nutzung des Wasserkraftpotentials und für Bewässerungszwecke ausgebaut. Die Talsperre Thissavros ist die erste in einer Kaskade von drei Sperren. Sie liegt etwa 12 km oberhalb der Platanovryssi-Talsperre und 18 km oberhalb der Temenos-Talsperre.
Die Hochwasserentlastungsanlage der Thissavros-Talsperre wurde 1985 in England (BHRA) in hydraulischen Modellversuchen getestet. Sie besteht aus einem Einlaufbauwerk, einem Wehr mit drei Segmentverschlüssen, drei getrennten Schussrinnen und einem Prallbecken. Während eines Bemessungshochwassers sind 6630 m3/s abzuführen.
Die gemäß den ersten Modelluntersuchungen geplante Prallbeckensohle muss aufgrund geotechnischer Probleme um etwa 15 m angehoben werden. Hierdurch verringert sich die gewünschte Tiefe des Wasserpolsters, mit dem das Ausmaß der Auskolkungen verringert werden soll. Zur Wiedererlangung der ursprünglichen Tiefe des Wasserpolsters ist geplant, etwa 500 m unterhalb des Prallbeckens ein Kontrollwehr zu errichten.
In einem Modell (Maßstab 1:75) werden im Leichtweiß-lnstitut für Wasserbau für die geänderten Randbedingungen zu folgenden Punkten hydraulische Untersuchungen durchgeführt:
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| Entlastungsstrahl | Kolk und Prallbecken |
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Auftraggeber: Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz
An der Elbe wird z.Zt. auf Veranlassung der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE), vergleichbar zum Rhein, ein Warn- und Alarmplan erstellt. Ziel des Plans ist es, bei einer unplanmäßigen, havariebedingten Schadstoffeinleitung unverzüglich den Verlauf der Schadstoffwolke in der Elbe voraussagen und entsprechende Warnungen an Anlieger und Nutzer aussprechen zu können. Kern des Warn- und Alarmplans ist ein mathematisches Modell, dass bei einer aufgetretenen Havarie die rechnerische Vorhersage der Konzentration für einen beliebigen Ort und eine beliebige Zeit liefert. Deutsche Fachbehörde zur Erstellung des Alarmmodells ist die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) in Koblenz.
Das mathematische Modell simuliert den Transport gelöster und schwebstoffgebundener Stoffe. Als Modellansatz wurde das eindimensionale Stillwasserzonenmodell mit einem numerischen Lösungsansatz der BfG gewählt. Das Stillwasserzonenmodell berücksichtigt die strömungsberuhigten Querschnittsteile, insbesondere die Buhnenfelder, bei der Modellierung des Stoffaustausches.
Das Modellgebiet umfasst derzeit nur das deutsche Gebiet der Elbe (von der Grenze zur Tschechischen Republik bis Geesthacht, ca. 590 km freifließend, weitgehend buhnenverbaut), wird aber auf das tschechische Gebiet, voraussichtlich bis Pardubice (ca. 250 km weitgehend staugeregelt), ausgeweitet.
Zur Kalibrierung und Verifizierung des Modells sind Tracerversuche erforderlich. Da natürliche Tracer nicht in ausreichender Qualität vorliegen, werden gesonderte Tracerversuche zur Ermittlung der Dispersionskoeffizienten durchgeführt. Als Stoff wird ein Fluoreszenztracer (Sulforhodamin (SRG)) verwendet, der optimale Voraussetzungen für derart lange Untersuchungsstrecken aufweist.
Bisher wurden vier Tracerversuche im Juli und Dezember 1997, im November 1998 und im April 1999 unter Mitwirkung des Leichtweiß-Instituts durchgeführt. Die Einleitung wurden an verschiedenen Stellen vorgenommen, um das Untersuchungsgebiet nach und nach zu erweitern. Der eingebrachte Farbstoff konnte jeweils über die geplanten Untersuchungsstrecken (bis zu 630 km) verfolgt werden. Am Ende der Untersuchungsstrecke wurde ca. 40 % der eingebrachten Tracermasse wiedergefunden, die Maximalkonzentrationen reduzierten sich von 100 mg/m3 bei der Einleitung auf weniger als 0,5 mg/m3 am Ende des Untersuchungsabschnitts. Die Durchgangszeit der Messstellen lag im Extremfall bei ca. 3,5 Tagen bei Niedrigwasserabfluss.
| Einleitung des Tracers |  |
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| Ausbreitung des Tracersüber den Flussquerschnitt |  |
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| Automatische Probeentnahme an der Elbe unterhalb der Tracereinleitung |  |
Bisherige Auswertungen der Tracerversuche zeigten, dass für eine genaue Nachrechnung der Konzentrationsganglinien die Wasserstands - Fließgeschwindigkeits - Beziehungen der Elbe, die den konvektiven Transport des Stoffes bestimmen, nicht ausreichend genau bekannt sind, so dass sich hier ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt aufzeigte. Anhand von Spiegellinienberechnung werden unter besonderer Berücksichtigung des Buhnenverbaus verbesserte Wasserstands-Fließgeschwindigkeits-Beziehungen ermittelt, die anhand der Tracerversuche verifiziert werden können.
In weiteren Tracerversuchen, die noch im Jahr 1999 und evtl. im Jahr 2000 durchgeführt werden sollen, sind die Stofftransportprozesse für weitere Abflusssituationen zu bestimmen, um letztendlich die Dispersionskoeffizienten aus den turbulenzverursachenden, hydraulischen Grundgrößen bestimmen zu können.
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Auftraggeber: Landeshauptstadt Hannover, Grünflächenamt
Südlich des Maschsees, im Stadtteil Hannover-Döhren, teilt sich die Leine in die beiden Flussarme Leinebogen und Alter Betriebskanal. Die beiden Arme, die die sogenannte Leine-Insel umschließen, werden durch Wehranlagen aufgestaut. Bis zum Jahr 1967 wurde der Stau durch eine Wasserkraftanlage zur Energiegewinnung genutzt, danach wurde der Kraftwerksbetrieb eingestellt.
Durch die Wehranlagen ist die ökologische Durchgängigkeit der Leine für aquatische Lebewesen, insbesondere für Fische unterbrochen. Zur Wiederherstellung der ökologischen Passierbarkeit soll ein Umflutgewässer angelegt werden, welches das Ober- und Unterwasser der Leine verbindet.
Die Funktionsfähigkeit des Umflutgewässers wird im wesentlichen von der Gestaltung des Einstiegs abhängen. Da sich im Mündungsbereich außerordentlich komplexe Strömungsverhältnisse einstellen werden, die nicht mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden können, beauftragte das Grünflächenamt der Landeshauptstadt Hannover das Leichtweiß-Institut für Wasserbau mit der Durchführung hydraulischer Modellversuche. Die Untersuchungen sollten Aufschluss über die Strömungsverhältnisse im Einmündungsbereich des Umflutgewässers liefern und ggf. erforderliche Verbesserungsmaßnahmen aufzeigen. Dabei sollten die Lage des Auslaufs, der Auslaufwinkel in die Leine und die Gestaltung von strömungslenkenden Maßnahmen hydraulisch untersucht und optimiert werden.
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Auftraggeber: Ingenieurbüro Heidt & Peters aus Celle
Südlich des Maschsees, im Stadtteil Hannover-Döhren, teilt sich die Leine in die beiden Flussarme Leinebogen und Alter Betriebskanal. Die beiden Arme, die die sogenannte Leine-Insel umschließen, werden durch Wehranlagen aufgestaut. Bis zum Jahr 1967 wurde der Stau durch eine Wasserkraftanlage im Alten Betriebskanal zur Energiegewinnung genutzt, danach wurde der Kraftwerksbetrieb eingestellt. Die Wertbau AG / Hannover und das Ingenieurbüro Heidt & Peters GmbH / Celle planen, die Wasserkraftnutzung mit modernen Einrichtungen wieder aufzunehmen. Die Leistung der neuen Anlage und ihre Jahresarbeit werden bei 800 kW bzw. bei 4 GWh liegen (MQ = 46 m3/s).
Während die Wehranlage im Alten Betriebskanal mit ihren Staueinrichtungen unverändert erhalten bleiben soll, wird die Wehranlage im Leinebogen grundlegend umgestaltet. Die derzeitige Wehranlage besteht aus drei Staueinrichtungen, dem Großen Wehr, dem kleinen Wehr und dem Grundablass. Die lichten Breiten der Wehre, die durch zwei 6,0 m und 2,5 m breite Pfeiler getrennt werden, betragen 27,0 m, 5,0 m bzw. 9,0 m. Die Gesamtbreite der Stauanlage beträgt rd. 50 m, die lichte Durchflussbreite insgesamt rd. 41 m.
Dem Planungsvorschlag zufolge soll die neue Wasserkraftanlage am rechten Ufer des Leinebogens rd. 50 m unterhalb der derzeitigen Wehranlage gebaut werden. Das Kleine Wehr und der Grundablass mit Zwischenpfeiler sollen entfernt und durch einen 16 m breiten Triebwasserkanal ersetzt werden. Das Krafthaus wird mit zwei Turbinen mit je 400 kW Leistung ausgerüstet. Das Wasser strömt im Normalbetrieb unter einer Umlenkung von rd. 90°; aus der Leine in den Triebwasserkanal und damit zum Kraftwerk.
Bei Hochwasserabflüssen HQ 180 m3/s im Winter und HQ 130 m3/s im Sommer wird die Energiegewinnung eingestellt und der Triebwasserkanal zur Hochwasserableitung her- angezogen. In der linken Wand des Triebwasserkanals ist dafür ein Wehr mit zwei regulierbaren Schützen (Breite 2 x 6 m) vorgesehen, die bei Hochwasser geöffnet werden. Zudem ist über die restliche Länge der linken Kanalwand ein Streichwehr geplant, welches bei Überschreitung definierter Wasserstände eine zusätzliche Hochwasserableitung gewährleisten wird. Des weiteren wird das Große Wehr mit vier Schütztafeln versehen, die bei Normalbetrieb geschlossen sind und nur bei Hochwasser gezogen werden.
Aufgrund der schwierigen Randbedingungen musste im Planungsbereich mit außerordentlich komplexen Strömungen gerechnet werden, die rechnerisch-theoretisch nur ungenügend zu erfassen sind. Das Ingenieurbüro Heidt & Peters GmbH /Celle beauftragte daher das Leichtweiß-Institut für Wasserbau mit der Durchführung hydraulischer Modellversuche für den ausgearbeiteten Planungsvorschlag. Die hydraulischen Modellversuche sollten insbesondere Ergebnisse zu drei Aufgabenbereichen liefern:
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Auftraggeber: Wupperverband, Wuppertal
Im Rahmen des Hochwasserschutzes und der Niedrigwasseraufhöhung betreibt der Wupperverband seit 1987 die Wupper-Talsperre. Zu den Betriebseinrichtungen dieser Talsperre gehören zwei Grundablässe, die in einem Auslaufbauwerk am Fuß der Schussrinne enden. Die beiden Grundablassrohre (DN 3000) werden durch Kegelstrahlschieber (DN 2800) abgeschlossen, die in zwei Kammern beidseitig der Schussrinne liegen.
Beim Betrieb der Grundablässe entstehen Geräuschemissionen, die die zulässigen Grenzwerte erheblich überschreiten und zu Beschwerden der Anlieger geführt haben. Es wurde vorgeschlagen, die Geräuschemissionen durch Umbauten am Auslaufbauwerk bzw. durch Veränderung der hydraulischen Verhältnisse abzumindern. Da die Auswirkungen der Umbaumaßnahmen rechnerisch nicht erfasst werden können, wurden die Geräuschemissionen und die Abflussvorgänge in hydraulischen Modellversuchen analysiert.
Der Wupperverband beauftragte das Leichtweiß-Institut für Wasserbau der Technischen Universität Braunschweig mit der Durchführung der hydraulisch / schalltechnischen Analysen. Die schalltechnischen Untersuchungen erfolgten in enger Zusammenarbeit mit der Amtlichen Materialprüfanstalt für das Bauwesen der Technischen Universität Braunschweig.
Voruntersuchungen zeigten, dass die Geräusche im wesentlichen in den Kammern des Auslaufbauwerks entstanden, von wo sie durch die unterwasserseitige Öffnung sowie durch den Belüftungsspalt an die Außenluft gelangten. Eine weitere Geräuschquelle war die Schallabstrahlung von der turbulenten Wasseroberfläche im Bereich des Tosbeckens.
Als Ausbauvorschlag wurde empfohlen, die Kammern des Auslaufbauwerks zu verlängern und durch je eine schräg geneigte Tauchwand von der Außenluft zu trennen. Zusätzlich müssen die Belüftungseinrichtungen schallgedämmt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise die Geräuschemissionen erheblich reduziert werden konnten. Gleichzeitig wurde mit dieser Lösung eine effizientere Energieumwandlung erreicht.
Als Grundlage für die Bemessung der vorgeschlagenen Tauchwand wurde in ergänzenden Untersuchungen auch die dynamische Druckbelastung gemessen.
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