Hochwasserentlastungsanlagen Flashcards
Betriebseinrichtungen von Talsperren
Sicherheit
- Entlastungsanlagen
* Überfälle mit/ohne Verschlüsse Heber Zwischenauslässe, Überströmbare Dammbereiche
Betriebseinrichtungen von Talsperren
Nutzung
Entnahmeanlagen
• Entleerung, Entlastung, Bewirtschaftung
- Grundablässe
• Bewirtschaftung, Entlastung, Entleerung
- Betriebsablässe
Betriebseinrichtungen von
Talsperren
Entnahmeanlagen
Einlaufbauwerk
- Einlauftrompete
* Entnahmeturm
Betriebseinrichtungen von
Talsperren
Entnahmeanlagen
Transportbauwerk
- Rohrleitung
* (Druckstollen, Freispiegelstollen)
Betriebseinrichtungen von
Talsperren
Entnahmeanlagen
Auslaufbauwerk
- Nutzung
- Aufbereitung
- Energieumwandlung
Anforderungen an Entnahmeanlagen
- Strömungsgünstige Ausbildung ohne instabile Strömungszustände
- Vermeidung von Kavitation und Schwingungen
- Schutz vor Treibgut (Einbau von Rechen)
- 2 unabhängige Verschlüsse je Auslass
- Bei längeren Rohrleitungen sind Rohrbruchsicherungen einzubauen
- ggf. sind hydr. Modellversuche zum Nachweis der Wirksamkeit und Wirkungsweise erforderlich
Grundablass
Anforderungen an Grundablässe
- schadloser Unterwasserabfluss bei Vollstau und Einhaltung der (n-a)-Regel
- die Abgabe eines minimalen Abflusses muss auch bei Absenken des Absenkzieles möglich sein.
- Bei allen Beckenwasserständen muss eine angestrebte schnelle Absenkung unter Berücksichtigung
der Standsicherheit des Absperrbauwerks und der Uferböschungen möglich sein. - Grundablässe müssen ggf. für die Bauzeit auf Freispiegelabfluss bemessen werden.
- In der Regel müssen Talsperren über mindestens zwei unabhängige Grundablässe verfügen.
Grundablass
Verschlüsse
- steuerbarer Verschluss (Wassermenge die durchströmt steuerbar)
- nicht steuerbarer Verschluss (1 oder 0)
Verschlüsse und Armaturen
Skizze
Für Grundablässe und Triebwasserleitungen (Druckstollen) sind drei voneinander unabhängige Verschlüsse
vorzusehen.
- Revisionsverschluss
- Absperrverschluss
- Regelverschluss (Im Druckrohr beim Damm
oder am Ende der Rohrleitung bei einer Mauer)
Verschlüsse und Armaturen
Beschriftung der Skizze
• RV: Revisionsverschluss - Roll-/Gleitschütz • A: Absperrrverschluss - Absperrklappe (1 oder 0) • Regelverschluss - Kegelstrahlventil
Verschlüsse und Armaturen
Skizze
Typen von Verschlüssen
Schieber & Schütze
Bewegung des Verschlusses erfolgt senkrecht zur
Strömung.
Typen von Verschlüssen
Ventile
Bewegung erfolgt parallel zur Strömungsrichtung.
Typen von Verschlüssen
Klappen und Hähne
Der durchströmte Querschnitt wird durch eine DrehBewegung des Verschlusses variiert.
Revisionsverschlüsse
Revisionsverschlüsse sind meistens einfache Konstruktionen, die als Gleit- oder
Rollschütze ausgeführt werden. Am Einlauf von Grundablässen und
Triebwasserleitungen befinden sie sich die meiste Zeit im Wartezustand und
werden dann bei Wartungs- und Revisionsarbeiten eingesetzt.. Häufig werden sie
mit einer Seilwinde betätigt.
Absperrverschlüsse
Absperrverschlüsse dienen dem planmäßigen Verschluss einer Druckleitung. Am
meisten wird die sogenannte Absperrklappe eingesetzt. Durch Fallgewichte kann
die Absperrklappe bei Störungen im Betrieb schnell geschlossen werden.
Regelverschlüsse
• Konstruktion
- Gleit- und Rollschütze, Drucksegmente, Kegelstrahlventile
• Einsetzung
- Durchflussregelung im Druckrohr
- > variabel auf- und zugefahren werden
- > Zwischenstellung möglich
- > hinter Verschlussebene = ausreichende Belüftung (Vermeidung oszillierenden Schusstrahl)
Regelverschlüsse
Gleitschütz
Ohne Skizze
Verlustbeiwert
• 0,10-0,15
Nachteil
• Abmessungen begrenzt, da große Antriebskraft nötig
Vorteil
• Einfachheit, keine Rollen, keine Dichtungen, keine Nischen
Lage
• an beliebiger Stelle in Rohrleitung
Regelverschlüsse
Rollschütz
Ohne Skizze
Verlustbeiwert
• 0,2
Nachteil
• Dichtungen große Nischen
Vorteil
• automatisches Schließen durch Eigengewicht
Lage
• an beliebiger Stelle in Rohrleitung
Regelverschlüsse
Drucksegment
Ohne Skizze
Verlustbeiwert
• 0,10
Nachteil
• große Lagerkräfte; viel Platzbedarf
Vorteil
• geringe Hubkräfte, keine Nischen
Lage
• an beliebiger Stelle in Auslauf
Regelverschlüsse
Kegelstrahlventil
Ohne Skizze
Verlustbeiwert
• bedeutungslos da immer am Auslauf
Nachteil
• ungeeignet in kaltem Klima
Vorteil
• gute Strahlzerteilung
Lage
• am Auslauf
Hochwasserentlastungsanlagen
Aufgabe
- Abführung des nicht speicherbaren teils eines HW
- auch für extreme HW
• Typen
- Überfalle mit und ohne Verschlüsse
- verschließbare Öffnungen unterhalb des Stauziels in verschiedenen Höhen
- Überströmbare Dammbereiche
Hochwasserentlastungsanlagen
Typen von Hochwasserentlastungsanlagen
- Überfälle mit und ohne Verschlüssen
- verschließbare Öffnungen unterhalb des Stauziels in verschiedenen
Höhen - überströmbare Dammbereiche
Hochwasserentlastungsanlagen an
Staudämmen
ohne Skizze
Staudämme dürfen ohne einen Schutz der Dammkrone nicht überströmt werden, da sonst
Erosionen die Böschungen zerstören können. Typen von Hochwasserentlastungsanlagen
bei Staudämmen sind:
- Hangkanal mit Schussrinne und Tosbecken (große Abflussreserven)
- Turmbauwerke mit Einlauftrichter (geringe Abflussreserven)
Feste Überlaufschwelle
Q Formel Poleni
Entlastungsanlagen an Staudämmen
- dürfen ohne Schutz der Dammkrone nicht überströmt werden
- durch Erosion können Böschungen zerstört werden
• Typen
- Hangkanal mit Schussrinne und tosbecken (große Abflussreserven)
- Turmbauwerke mit Einlauftrichter (geringe Abflussreserven)
Turmbauwerk mit Einlauftrichter
Innerste -Talsperre
Skizze
Hydraulische Berechnung für
Schachtüberfälle
nach Poleni, b entspricht pi2Radius
Hangkanal
ohne Skizze
- Hangkanal + feste Wehrschwelle = Einlaufbauwerke
- Ende Hauptkanal
- > Übergang Schussrinne
- > Übergang von schießenden in strömenden Fließzustand
Schussrinne
ohne Skizze
Neigung 20 bis 60°
= Transportbauwerk
• hohe Strömungsgeschwindigkeit
-> Betonoberfläche sehr sorgfältig bauen (Kaviationserscheinungen vermeiden
• Versagen
-> Gefährdung komplette Talsperre
Hochwasserentlastungsanlagen an
Staumauern
ohne Skizze
- Mauerüberlauf
- Hangüberlauf
- Schachtüberlauf
- Überlauf mit Verschluss
- Heber
- Zwischenablass
- Rohrleistung, Stollen
- Schussrinne
- Luftseite, Staumauer
- Sprungschanze
- Kaskade
- Tosbecken
- Wasserpolster
Entlastungsanlagen an Staumauern
Entlastung über den Mauerrücken (bei Gewichtsstaumauer)
wie bei Staudämmen
Entlastungsanlagen an Staumauern
Entlastung über die Mauerkrone (bei Bogenstumauer)
Entlastung über die Mauerkrone
Entlastungsanlagen an Staumauern
Entlastung an einer Sprungschanze
mit einer Sprungschanze
Es besteht die Gefahr
der Kolkbildung!
- Sohle des Gewässers kann beschädigt werden
Energieumwandlungsanlagen bei
Talsperren
Grundsätzlich bieten sich bei Talsperren die gleichen Energieumwandlungs-möglichkeiten wie bei
Wehren an. Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit der getreppten Gerinne (stepped spillways).
Dadurch kann die Energie bereits auf dem Mauerrücken abgebaut werden. Die Stufenhöhen betragen
zwischen 0,3m und 1,2m bei einer Neigung zwischen 30° und 50°. Die getreppten Gerinne stellen
somit auch eine Kombination aus Transportbauwerk und Energieumwandlungsanlage dar.
Energieumwandlungsanlagen bei
Talsperren
Fließzustände
Grundsätzlich stellen sich zwei Fließzustände ein, die von der Überfallhöhe abhängen:
- Kaskadenströmung (nappe flow) = Abfluss über Kaskaden
- Gerinneströmung (skimming flow) = Abfluss über Makrorauheiten
Stepped Spillways
- Horizontal, glatte Stufen
- Eingetiefte Stufen (pooled steps)
- Geneigte Stufe (nach unten)
- Geneigte Stufen (nach oben)
- Sohlenschwellen (mit beweglicher Sohle)
Kaskadenströmung – nappe flow
- Wechselsprung mit Deckwalze (NA 1)
- Partieller Wechselabsprung (NA 2)
- Überkritischer Abfluss ohne Wechselsprung (NA 3)
Gerinneströmung – skimming flow
SK Typ A
- bei 19° <= x <= 55°
- x <= 19° & hohem Durchfluss
SK Typ B
- 5,7 <= x <= 19° & niedrigem Durchfluss
