Wasserbau FS2018
ETH Boes
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Lernkarten
Entstehung von Schwall und Sunk
Schliessen:
Oberwasser: Absperr- o Stauschwall
Unterwasser: Absperrsunk
Öffnen:
Oberwasser: Entnahmesunk
Unterwasser: Füllschwall
Bestandteile wasserbaulicher Systeme
Entnahmen
Leitungen
Speicher
verschiedene Elemente an einem Energieniveau-Sprung bzw. an der Rückgabe
Eigenschaften von Fliessgewässern
Beanspruchung variiert stark
Mittransport von Feststoffen(Schwimm-, Schwebestoffe und Geschiebe) und gelösten Stoffen
Änderung der Gestalt
vielfältige Nutung, ölologisches System
Feststoffe
Schwimmstoffe, Schwebstoffe und Geschiebe
Messung von Gescheibe
Geschiebefangkorb
Geophonen (Kalibrierung nötig)
Eigenschaften Nieder- und Hochdruckanlagen
Niderdruck: -> meist als Laufkraftwerk
Fallhöhe <30m
Grosse Durchflüsse
keine, unbedeutende Speicher
Hochdruck:
Fallhöhe >200m
Francais- oder Peltonturbine
Vergrösserung der Fallhöhe
Stau mit Hilfe eines Wehres
Ausbaggerung im Unterwasser
Ausleitungskanal (Reduktion der Verlusthöhe)
Reduktion des Druckstosses
Einbau eines Wasserschlosses
Paralell- und Serienschaltung
Seriens.: Addition der Pumpencharakteristiken in H-> grössere Förderhöhe
Paralells.: Addition der Pumpencharakteristiken in Q -> grössere Förderstrom
Gründe für Wehre
Energieerzeugung
Wasserversorgung
Bewässerung, Brauchwasser, Kühlwasser
Binnenschifffahrt
Hochwasserschutz
Weitere Zwecke
Negative Auswirkungen von Wehranlagen
Anhebung des GWS
Wegfall der Überflutungsgebiete, Vorländer, Auenlandschaften
Stärung des Feststofftransports
Änderung der Flusscharakteristik
Störung der Fischwanderung
Kolmatierung
Reduktion der Abbauvorgänge organischer Stoffe durch Feduktion der Turbulenz, verminderten Saurerstoffeinrtag und erhöhten Wärmeeintrag
Wehrarten
unterströmbar: Hubschütz, Drucksegment, Zugsegment
überströmbar: Klappe, Sektor, Dachwehr
beides: Hub-Senkschütz, Hackenschütz, Doppelschütz
Bedingung unvollkommener Abfluss
Wechslesprung erreicht den engsten QS des ausströmenden Strahls
Stabilisierung des Wechslesprungs
Absenken der Tosbeckensohle
Verbreitern des Wehrs -> Verkleinerung des Oberwasserseitigen Stützkraft pro Meter
Ausbilden eines räumlichen Tosbeckens
Anordnen von Störkörper
Anordnung einer Endschwelle
Feststoffe in Fliessgewässern
Geschiebe, Schwebstoffe, Geschwemsel, ev. Eis
Grenzkorn bei Kraftwerken
0.2-0.3mm
Umlenkeffekt
Innenseite: Geschiebebank -> Auflandung
Aussenseite: Kurvenkolk und Prallufer -> Erosion
Anordnung der Entnahme
An Aussenseite einer Flusskrümmung, Umlekeffekt nach Krümmunssscheitel am stärksten
Fallrechenfassung (Tirolerwehr)
5-10% Gefälle
oberhanlb von Steilstrecken - Geschiebe kann Fassung nicht von unten her verlegen
bei hochgelegenen Wildbächen
sehr Robust, manueller Reinigungsunterhalt
Ausbildung Rechen (Erfahrungswerte)
Neigung: 20-30%
Stabweite: 12-15cm
Anströmgeschwindigkeit im Rechen
0.8 - 1.2 m/s
Grenzkorndurchmesser
= kleinste Korn das gerade noch abgesetzt wird
i.d.R. 0.3mm
Sandfang
Zulufkanal: v= 2.5m/s, Beruhigung der Strömungsverhältnisse
Verbesserung des Strömungbildes
Wirbelströmung oder Totwasserzone abraugen, z.B. Injektorschacht
Zirkulation stören oder bremsen, vert. Wände, Pfeiler, Tauchbalken,...
Einlaufquerschnitt der Druckleitung vergrössern
Pfeiler,... stromlinienförmig ausbilden - Ablösungen vermeiden
Schützen teilweise schliessen
Zuströmgeschwindigkeit leicht beschleunigen
gleichmässige Geschwindigkeitsvert. mittels geeigneter Elemente
Massnahmen gegen Lufteintrag
Absenkziel anheben
Einbauten, z.B. horizontales Dach über Einlauföffnung
Wahl einer günstigeren Entnahmerichtung
mit schwimmenden Einrichtungen eine Einsenkung stören
bei ortsfesten Wirbeln: Kern verstopfen
Zwecke von Kanälen
Triebwasserführung zu Wasserkraftwerken
Wasserführung für Be- und Entwässerung
Trink- und Brauchwasserführung
Schifffahrt
Uferschutz
Lebendverbau
Blockwurf/-satz
Pflästerung
Verkleidung
Dichtungen eines Kanals
Lehmumschalg mit wasserseitigem Erosionsschutz
Betonplatte mit Netzarmierung
Bitumenlage
Kunststofffolie (nur wenn Abdichtung vom Kanal nach aussen)
Dichtungsschirm
Damm mit Kerndichtung
Zweck der Auskleidung eines Druckstollens
Dichtigkeit / Beschränkung der Wasserverluste
Erhaltung der hydrologischen Vrehältnisse im Gebirge
Verminderung der Energieverluste
Erhaltung der mechanischen und chemischen Festigkeit des Gebirges
Gewährleistung der Stabilität des Hohlraumes im Betrieb
Reduktion der Unterhaltsarbeiten
Stärke der Betonauskleidung in eines Stollens
0.05*Di
aber >25cm
aktive Vorspannung: Vor und Nachteile
Vorteile:
keine Gefahr des Beulens
einfacher Transport
Erholung von Überbelastung möglich
flexibel
variable Geometiren möglich
Nachteil:
Vorspannung kann nachlassen
Stahlpanzerung nötig bei:
zu hohen Innendruck
schlechte Gebirgseigenschaften oder geringe überdeckung
absolute dichtigkeit
Talsperren Nutzen
Energiegewinnung
Bereitstellung Trink- und Brauchwasser
Bewässerung
Hochwasserschutz
Niederwassererhöhung
Freizeit/Tourismus
Fischerei
Talsperren Nachteile
Überschwemmung von Talgebieten
Umsiedlung
Änderung des Abflussregimes
Temperaturschichtung
Sauerstoffgehalt, Schwefelwasserstoff
Unterbruch des Fliessgewässerkontinuums, Fischwanderung behindert
induzierte Seismik beim ersten Einstau
Zwecke Flussbau
Wasserkraft
Schifffahrt
Be- und Entwässerung
Erholungsraum
Hochwasserschutz
Transportbeginn in alpinen Flüssen
bei Sohlschubspannung nach Shields 0cr = 0.05
Sedimente
Schwimmstoffe: schwimmen auf
Schwebstoffe: durch Turbulenz in Schwebe gehaltenes Material, machen grössten Teil der Feststofffracht aus
Geschiebe: an Gewässersohle transportiertes Material
Geschiebequellen
Sohl-, Seitenerosion, Hangrutschung ins Flussbett, Zufuhr durch seitl. Zubringer
Erosionsformen
Tiefenerosion: Geschiebedefizit
Lokale Erosion: Kolk und Seinenerosion, durch Erosionsintensitäten (erhöhte Strömungsgeschwindigkeit, Turbulenz oder Sekundarströmung)
Kurvenkolk
Aussenufer: Prallufer - Erosion
Innenufer: Gleitufer - Ablagerung
