Inhaltsverzeichnis .............................................. 1
Abbildungsverzeichnis ........................................... 5
Tabellenverzeichnis ............................................. 8
Abkürzungsverzeichnis ........................................... 9
Symbolverzeichnis .............................................. 11
1 Einleitung ................................................ 15
2 Talsperren ................................................ 19
2.1 Begriffsdefinition ........................................ 19
2.2 Historische Entwicklung ................................... 19
2.2.1 Welt ............................................... 19
2.2.2 Deutschland ........................................ 20
2.2.3 Sachsen ............................................ 21
2.3 Grundlagen, Bemessung und Betrieb ......................... 22
2.3.1 Normen und Klassifizierung in Deutschland .......... 22
2.3.1.1 DIN 19700 ...................................... 22
2.3.1.2 Weitere Normen und Regelwerke .................. 23
2.3.1.3 Klassifizierung ................................ 23
2.3.2 Normen und Gestaltungsgrundsätze für
Zwischenauslässe im Ausland ........................ 24
2.3.3 Bestandteile einer Talsperre ....................... 24
2.3.4 Bauarten des Absperrbauwerks ....................... 24
2.3.5 Betriebseinrichtungen .............................. 25
2.3.5.1 Entlastungsanlagen ............................. 25
2.3.5.2 Entnahmeanlagen ................................ 26
2.3.6 Hydrologische Grundlagen ........................... 27
2.3.6.1 Allgemeines .................................... 27
2.3.6.2 Basisgrößen .................................... 27
2.3.6.3 Bemessungshochwasser ........................... 28
2.3.7 Wasserwirtschaftliche Bemessung .................... 28
2.3.7.1 Ziele .......................................... 28
2.3.7.2 Stauräume und Stauziele ........................ 29
2.3.7.3 Bemessung ...................................... 30
2.3.7.4 Wasserwirtschaftsplan .......................... 33
2.3.8 Wasserwirtschaftlicher Betrieb ..................... 33
2.3.8.1 Grundlagen ..................................... 33
2.3.8.2 Wassermengenbewirtschaftung .................... 34
2.3.8.3 Wassergütebewirtschaftung ...................... 35
2.3.8.4 Mehrfachnutzung ................................ 35
3 Hochwasser ................................................ 37
3.1 Allgemeines ............................................... 37
3.2 Entstehung und Ablauf ..................................... 37
3.2.1 Arten .............................................. 37
3.2.2 Meteorologische und hydrologische Grundlagen ....... 37
3.3 Historische Hochwasser .................................... 38
3.4 Bemessungshochwasser ...................................... 39
3.4.1 Kenngrößen ......................................... 39
3.4.2 Berechnungsverfahren ............................... 40
3.4.2.1 Übersicht ...................................... 40
3.4.2.2 Extremwertstatistische Auswertung vorhandener
Daten .......................................... 40
3.4.2.3 Niederschlags-Abfluss-Modelle .................. 40
3.4.2.4 Kenngrößenermittlung aus regionalen
Gebietscharakteristiken ........................ 40
4 Bestandsaufnahme Talsperren mit Zwischenauslässen ......... 41
4.1 Vorstellung einer Auswahl ausgeführter Anlagen im In-
und Ausland ............................................... 41
4.1.1 Deutschland und Polen .............................. 41
4.1.1.1 Staumauern ..................................... 41
4.1.1.2 Staudämme ...................................... 44
4.1.2 USA ................................................ 44
4.1.2.1 Staumauern ..................................... 45
4.1.2.2 Staudämme ...................................... 48
4.1.3 Japan .............................................. 48
4.1.3.1 Staumauern ..................................... 51
4.1.3.2 Staudämme ...................................... 53
4.2 Analyse I (Zwischenauslässe als Erstausstattung) .......... 54
4.2.1 Historische Entwicklung ............................ 54
4.2.1.1 Ziele .......................................... 54
4.2.1.2 Technische Lösungen - Entwicklungstendenzen .... 54
4.2.1.3 Betriebserfahrungen und Modifikationen ......... 57
4.2.2 Stand der Technik / Ableitung von
Entwurfsgrundsätzen ................................ 64
4.2.2.1 Anordnung in Grundriss und Längsschnitt ........ 64
4.2.2.2 Hydraulisches System ........................... 65
4.2.2.3 Auslassanzahl, Querschnittsform und -große ..... 66
4.2.2.4 Kavitation ..................................... 67
4.2.2.5 Einlaufrechen, Einlaufgestaltung ............... 68
4.2.2.6 Einlaufwirbelvermeidung ........................ 70
4.2.2.7 Verschlüsse .................................... 73
4.2.2.8 Belüftungseinrichtungen ........................ 76
4.2.2.9 Auslaufgestaltung, Energieumwandlung, Betrieb .. 78
4.3 Analyse II (Zwischenauslässe als Nachrüstung) ............. 82
4.3.1 Veranlassung ....................................... 82
4.3.1.1 Beispiele ...................................... 83
4.3.2 Stand der Technik / Ableitung von
Entwurfsgrundsätzen ................................ 88
4.3.2.1 Anordnung in Grundriss und Längsschnitt ........ 89
4.3.2.2 Standsicherheit und Spannungen ................. 90
4.3.2.3 Verschlüsse .................................... 91
4.3.2.4 Energieumwandlung, Betrieb ..................... 91
4.3.3 Bautechnologie ..................................... 92
4.3.3.1 Arbeitsplattformen ............................. 92
4.3.3.2 Einfluss des Wasserstandes ..................... 92
4.3.3.3 Ausbruchverfahren .............................. 93
4.3.3.4 Innenauskleidung ............................... 96
5 Untersuchungen für die Nachrüstung von
Zwischenauslässen an Talsperren im regionalen
Kontext ................................................... 99
5.1 Veranlassung .............................................. 99
5.2 Ist-Zustand 2002 .......................................... 99
5.2.1 Technik / Betriebseinrichtungen .................... 99
5.2.2 Bewirtschaftung ................................... 100
5.2.3 Erfahrungen während des Hochwassers im
Osterzgebirge 2002 ................................ 100
5.2.3.1 Ereignisbewertung ............................. 103
5.2.3.2 Konsequenzen .................................. 104
5.3 Defizite / Weiterer Handlungsbedarf ...................... 108
5.3.1 Aspekte der Meteorologie / Hydrologie ............. 108
5.3.2 Aspekte der Wassermengenwirtschaft ................ 109
5.3.3 Aspekte der Wassergütewirtschaft .................. 110
5.3.4 Aspekte des Hochwasserrisikomanagements ........... 114
5.3.5 Aspekte des Klimawandels .......................... 114
5.4 Ziele ....................................................
6 Untersuchungsgrundlagen .................................. 117
6.1 Allgemeines .............................................. 117
6.2 Wassermengenwirtschaft ................................... 117
6.2.1 Hydrologie ........................................ 117
6.2.1.1 Niederschlags- und Hochwasservorhersage ....... 117
6.2.1.2 Einzugsgebiete ................................ 118
6.2.2 Speicherwirtschaft ................................ 122
6.2.2.1 Allgemeines ................................... 122
6.2.2.2 Kenngrößen .................................... 122
6.2.2.3 Retention ..................................... 125
6.2.2.4 Steuerung ..................................... 129
6.2.2.5 Konstante und variable Randbedingungen ........ 133
6.2.3 Schutzziele / schadloser Abfluss im Unterwasser ... 134
6.2.3.1 Allgemeines ................................... 134
6.2.3.2 Hydraulische Aspekte .......................... 134
6.2.3.3 Menschliche und bauwerksstrukturelle Aspekte .. 134
6.2.3.4 Betriebliche Aspekte .......................... 135
6.3 Wassergütewirtschaft ..................................... 136
6.3.1 Allgemeines ....................................... 136
6.3.2 Normalbetrieb - Sommerstagnationsphasen ........... 136
6.3.3 Ereignisbezogener Hochwasserbetrieb - Entleerung
der Rückhalteräume ................................ 136
6.3.4 Ist-Zustand und aktuelle Bestrebungen ............. 136
7 Untersuchungen zu konstruktiven Lösungen ................. 139
7.1 Allgemeines .............................................. 139
7.2 Entwurfsgrundsätze für Zwischenauslässe .................. 139
7.2.1 Staumauern ........................................ 139
7.2.2 Staudämme ......................................... 139
7.3 Betrieb der Zwischenauslässe ............................. 141
8 Beispiel Talsperre Rauschenbach .......................... 143
8.1 Grundlagen ............................................... 143
8.1.1 Einführung ........................................ 143
8.1.2 Stauanlage ........................................ 143
8.1.3 Wassermengenwirtschaftliche Aspekte ............... 143
8.1.4 Wassergütewirtschaftliche Aspekte ................. 144
8.2 Parameterstudie .......................................... 145
8.2.1 Untersuchungen mit gegebener Zuflussganglinie
für BHQ1 .................................... 145
8.2.1.1 Hochwassersteuerung ........................... 145
8.2.1.2 Einfluss des gewöhnlichen HWRR ................ 146
8.2.1.3 Einfluss der Höhenlage und der
Querschnittsfläche zusätzlicher ZA ............ 147
8.2.1.1 Einfluss der Betriebsweise der ZA ............. 148
8.2.1.5 Zusammenfassung ............................... 150
8.2.2 Untersuchungen mit analytischer Zuflussganglinie
für BHQ1 .......................................... 151
8.2.2.1 Randbedingungen ............................... 151
8.2.2.2 Form der Zuflussganglinie ..................... 151
8.2.2.3 Berechnungsergebnisse ......................... 152
8.2.2.4 Optimierung durch Integration der
analytischen Zuflussfunktion .................. 154
8.2.2.5 Steuerung Operationen ohne Vorentlastung ...... 155
8.2.2.6 Steuerung Operationen mit Vorentlastung ....... 155
8.2.2.7 Zusammenfassung ............................... 156
8.3 Konstruktive Lösung ...................................... 158
8.3.1 Randbedingungen (Geometrie, Zwangspunkte etc.) .... 158
8.3.2 Elemente der Vorzugslösung ........................ 158
8.3.3 Festlegung der Zwischenauslassgröße ............... 159
8.3.4 Einlauf, Rechen, Verschlüsse ...................... 160
8.3.5 Gestaltung Stollensohle und Übergangsbereich
Staumauerluftseite ................................ 161
8.3.5.1 Achse Einlaufbereich horizontal ............... 162
8.3.5.2 Achse Einlaufbereich mit Neigung zur
Luftseite ..................................... 164
9 Zusammenfassung .......................................... 167
Literaturverzeichnis .......................................... 169
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