Wasserkraftanlagen: Planung, Bau und Betrieb
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| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2005
|
| Ausgabe: | 4., aktualisierte und erw. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Auch als Internetausgabe |
| Beschreibung: | XXII, 830 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3540255052 9783540255055 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Wasserkraftanlagen
Autor: Giesecke, Jürgen
Jahr: 2005
Inhaltsverzeichnis
1 Entwicklungsstufen der Wasserkraftnutzung 1
1.1 Ansatze der Wasserkraftnutzung 1
1.2 Wasserradgetriebene Schdpfwerke und Miihlen 5
1.3 Ubergang vom Wasserrad zur Wasserturbine 5
1.4 Ferniibertragung elektrischer Energie 7
1.5 Wasserkraftanlagen und ihre Umgebung 8
1.6 Mehrzweckaufgaben der Wasserkraft 11
1.7 Wasserkraftnutzung im Spiegelbild der Energietrager 13
1.7.1 Nutzung von fossilen Energietragern und Kernbrennstoffen 13
1.7.2 Nutzung emeuerbarer Energien 14
1.7.3 Kriterien der Energieversorgung und Vergleich der
Energieerzeugungsformen 16
1.7.4 KUnftige Entwicklung der Wasserkraftnutzung 21
1.8 Literatur 22
2 Grundlagen der Wasserkraftnutzung 23
2.1 Energie des Wassers 23
2.1.1 Energie des ruhenden Wassers 23
2.1.2 Energie des flieCenden Wassers 24
2.1.3 Nutzbare Gesamtenergie des flieBenden Wassers 25
2.1.4 Potentielle Energie eines Speichervolumens 29
2.2 Verfiigbares Wasserkraftpotential 30
2.3 Literatur 36
3 Grundsatze der Planung und Projektierung 37
3.1 PlanungsprozeB und Projektentwicklung 37
3.1.1 Projektphasen 37
3.1.2 Besondere Aspekte bei Reaktivierung, Modemisierung und
Erweiterung 40
3.1.3 Projektentwicklung im Rahmen von Finanzierungsmodellen 42
3.2 Grundlagen fOr Auswah! und Weiterentwicklung von
Wasserkraftstandorten 44
3.2.1 Wassermengenwirtschaftliche Erhebungen 45
3.2.2 Energiewirtschaftliche Erhebungen 46
3.2.3 Ausbaugrad 49
X Inhaltsvcrzeichnis
3.3 Beurteilung von Wasserkraftanlagenprojekten
3.3.1 Betriebswirtschaftliche Betrachtung
3.3.1.1 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
3.3.1.2 Investitionsrechnung zur Untersuchung der W irtschaftlichkeit
3.3.1.3 Grundlagen der Zinsrechnung, Abschreibung und Annuitat
3.3.1.4 Statische Verfahren der Investitionsrechnung
3.3.1.5 Dynamische Verfahren der Investitionsrechnung
3.3.1.6 Besondere KenngroBen bei Wasserkraftanlagen
3.3.1.7 Wirtschaftlichkeitsaspekte bei Pumpspeicherkraftwerken
3.3.2 Gesamtwirtschaftliche und gesamtgesellschaftliche Betrachtung
3.3.2.1 Grundlagen der gesamtgesellschaftlichen Bewertungsverfahren
3.3.2.2 Gesamtgesellschaftliche Bewertungsansatze bei
Wasserkraftprojekten
3.3.2.3 Bedeutung von Mehrzweckaufgaben
3.3.3 Ansatz fur eine systematische Beurteilung von
Wasserkraftanlagenprojekten
3.4 Gesetzliche Vorgaben fur den Bau und Betrieb von
Wasserkraftanlagen
3.4.1 Rechts- und Normhierarchie
3.4.2 Wesentliche Rechtsnormen ftir die Wasserkraft
3.5 Versicherung von Wasserkraftanlagen
3.6 Literatur
4 Typen von Wasserkraftanlagen
4.1 Klasslfizierung der Wasserkraftanlagen
4.2 Einteilung von Wasserkraftanlagen hinsichtlich der Nutzfallhdhe
4.2.1 Niederdruckkraftwerke
4.2.1.1 Flufikraftwerke
4.2.1.2 Ausleitungskraftwerke
4.2.2 Mitteldruckkraftwerke
4.2.3 Hochdruckkraftwerke
4.3 Weitere bedeutende Wasserkraftanlagengruppen
4.3.1 Pumpspeicherkraftwerke als Regelungskraftwerke
4.3.2 Kleinwasserkraftanlagen
4.3.3 Dotationskraftwerke
4.3.4 Energienutzung in Leitungssystemen
4.4 Sonderformen der Wasserkraftnutzung
4.4.1 Nutzung der Gezeitenenergie
4.4.2 Nutzung der MeeresstrOmung
4.4.3 Wellenenergienutzung
4.4.4 Gradientenkraftwerke
4.4.5 Depressionskraftwerke
52
53
54
55
55
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98
101
104
105
107
107
116
117
121
121
Inhaltsverzeichnis
XI
4.4.6 Gletscherkraftwerk 122
4.5 Literatur 123
5 Wasserfassung 125
5.1 Anordnung, Bauweise und Bemessung des Einlaufbauwerkes 126
5.1.1 Kraftwerke im FlieBgewasser 126
5.1.2 Entnahme aus FlieBgewassern 126
5.1.3 Entnahme aus stehenden Gewassern 133
5.1.4 Bemessungsgrundlagen fur das Einlaufbauwerk 135
5.2 Schutz gegen Treibgut und Treibeis 147
5.2.1 Rechenanlagen 148
5.2.1.1 Konstruktive Ausbildung 148
5.2.1.2 Bemessung 149
5.2.1.3 Betrieb und Wartung der Rechenanlagen 154
5.2.2 Tauchwand und Schwimmbalken 157
5.3 VerschluBorgane 159
5.4 Literatur 162
6 Freispiegelleitungen 165
6.1 Hydraulische Bemessung 165
6.2 Sedimenttransport 174
6.3 Wellenbildung und Wasserspiegelschwingungen 178
6.4 Konstruktive Ausbildung und Befestigungen 180
6.5 Ubergang in Druckrohrleitungen 185
6.6 Literatur 187
7 Sandfang 189
7.1 Konstruktive Ausbildung 189
7.2 Bemessung 193
7.2.1 Bemessungsgrundlagen 193
7.2.2 Beckenbemessung 194
7.3 Literatur 196
8 Druckrohrleitungen 197
8.1 Rohrtypen und Rohrverbindungen 197
8.1.1 Stahlrohre 199
8.1.2 Druckrohre aus duktilem GuBeisen 203
8.1.3 Betonrohre 203
8.1.4 Rohre aus glasfaserverstarktem Kunststoffharz 204
XII Inhaltsverzeichnis
8.1.5 Holzrohre zuo
8.2 Hydraulische Bemessung von Druckrohrleitungen 207
8.2.1 Hydraulische Grundlagen 207
8.2.2 Wirtschaftlichster Rohrdurchmesser 212
8.3 Dynamische StrOmungsvorgange - DruckstoBe in Rohrleitungen 214
8.3.1 Druckwellengeschwindigkeit 215
8.3.2 DruckstoBberechnung 219
8.3.2.1 Joukowsky-StoB 219
8.3.2.2 EinfluB der SchlieBzeit auf den Joukowsky-StoB 221
8.3.2.3 DruckstoB nach der Theorie der starren Wassersaule 222
8.3.2.4 DruckstoB nach der Theorie der elastischen Wassersaule 224
8.3.3 Charakteristikenverfahren 227
8.3.4 Abminderung von DruckstoBen 231
8.4 Statische Bemessung von Druckrohrleitungen 232
8.4.1 Spannungen und Rohrwanddicke 233
8.4.2 Einbeulen und Verformen 238
8.4.3 AuBere Belastungen von Druckrohrleitungen 241
8.4.3.1 AuBere Belastungen bei offen verlegten Druckrohrleitungen 247
8.4.3.2 AuBere Belastungen bei eingeerdeten Druckrohrleitungen 248
8.4.3.3 AuBere Belastungen bei grabenlos verlegten Druckrohrleitungen 259
8.4.4 SchnittgrdBen in Rohrringrichtung bei eingeerdeten
Druckrohrleitungen 264
8.4.5 MaBgebende Nachweise fur die Druckrohrleitungsbemessung 267
8.4.5.1 Spannungs-/Dehnungsnachweis 267
8.4.5.2 Tragfahigkeitsnachweis 268
8.4.5.3 Verformungsnachweis 268
8.4.5.4 StabilitStsnachweis 268
8.5 Rohrkriimmer, Rohrauflager und Dehnungsausgleicher 271
8.5.1 Rohrkriimmer 271
8.5.2 Fixpunkte und Zwischenauflager 273
8.5.2.1 Auflagerkrafte 274
8.5.2.2 Beanspruchung der Rohrwandung im Auflagerbereich 277
8.5.3 Dehnungsausgleicher 282
8.6 Literatur 284
9 DruckstoIIen und Druckschachte 287
9.1 Konstruktive Ausbildung 287
9.2 Statische Bemessung 290
9.3 Literatur 3Q3
Inhaltsverzeichnis
XIII
10 Rohrabzweige und Verteilrohrleitungen 305
10.1 Typen 305
10.2 Bemessung von Rohrabzweigen 307
10.2.1 Bemessung nach dem Flachenvergleichsverfahren 307
10.2.2 UberschlSgige Bemessung eines Hosenrohres 314
10.2.3 SpannungsermittlungmitderFinite-Element-Methode 318
10.2.3.1 Die fiinf Schritte der Finite-Element-Methode 318
10.2.3.2 Ermittlung von Verschiebungen, Verzerrungen und Spannungen 326
10.2.3.3 Umsetzung von Finite-Element-Berechnungen 329
10.3 Literatur 332
11 Wasserschlosser und Schwallkammern 333
11.1 Anordnung 333
11.2 Aufgaben 334
11.2.1 Hydraulische Trennung des Zuleitungsdruckstollens von der
Falleitung 334
11.2.2 Dampfung der DruckstoBentwicklung 335
11.2.3 Verbesserung der Regelung 335
11.2.4 Beschleunigter Ausgleich der Wassermengen 336
11.3 Typen und Bauweisen 336
11.3.1 Kriterien fiir die Entwicklung verschiedener WasserschloBformen 336
11.3.2 Bauliche Ausbildung 337
11.3.3 Typisierung nach der hydraulischen Funktionsweise 337
11.3.3.1 Einfache Becken-bzw. Schachtwasserschlosser 337
11.3.3.2 KammerwasserschlOsser 337
11.3.3.3 Gedrosselte Wasserschlosser 338
11.3.3.4 Differentialwasserschlosser 339
11.3.3.5 Windkessel-Wasserschlosser 340
11.4 Hydraulische Berechnung 340
11.4.1 SchachtwasserschloB - Grundgleichungen 340
11.4.2 Gedrosseltes WasserschloB 343
11.4.3 DifFerentialwasserschloB 345
11.4.4 Lbsungsmethoden 346
11.4.4.1 Analytische Losungen 346
11.4.4.2 Numerische Behandlung 356
11.4.5 Stabilitatsproblem 361
11.4.5.1 Die Thomaschen Stabilitatskriterien 361
11.4.5.2 Beschleunigungs- bzw. VerzOgerungszeit ta 363
11.4.6 SchwingungsvorgSnge 364
11.4.7 Bemessungs- und Optimierungsaufgaben 365
11.4.8 Uberschlagsformeln 366
11.4.9 WasserschloB und Triebwasserleitung 367
XIV Inhaltsverzeichnis
11.4.9.1 Gekoppeltes Schwingungsverhalten 3| 7
1.4.9.2 Gekoppelte Berechnung im Zeitbereich 3 0
11.4.9.3 Lastvorgabcn ftlr die Stollenpanzerung 377
11.4.9.4 WasserschloBiiberwachung mittels Fuzzy Logik - 78
11.5 Sonderausfiihrungen °,y
11.5.1 Anordnung bei Mitteldruckanlagen 379
11.5.2 Geheiztes WasserschloB 379
11.5.3 Windkessel-WasserschloB 379
11.6 Literatur 3^9
12 VcrschluB- und Regelorgane bei Rohrleitungen 391
12.1 Anordnung und Grundformen von Krafthaus- und
GrundablaBschiebern 391
12.1.1 Aufgaben und Anordnung 391
12.1.2 Grundtypen 393
12.1.3 Gebrauchliche Schieber in Turbinen-und Pumpenleitungen 394
12.1.4 Gebrauchliche Schieber in Grundablassen und
Hochwasserentlastungsanlagen 395
12.1.5 SchnellschluBorgane 395
12.1.6 Be- und Entlilftungsventile 397
12.1.7 Hilfseinrichtungen 398
12.2 Hydraulisches Verhalten 399
12.2.1 Strdmungsvorgange 399
12.2.2 Verlusthohen 399
12.2.3 DurchfluB und AusfluB 401
12.2.4 Ermittlung der Energiehohen 405
12.2.5 Kavitation
12.2.6 DruckstoB
12.2.7 Schwingungen
12.3 Gestaltungsgrundsatze 4jq
12.4 Antrieb und Steuerung 41J
125 Typen 4I2
12.5.1 Keilschieber und Flachschieber 412
12.5.1.1 Wirkungsweise und Anwendungsbereich 4I-
12.5.1.2 Konstruktiver Aufbau
12.5.1.3 Hydraulisches Verhalten A ] A
12.5.1.4 Vor-und Nachteile
12.5.2 Drosselklappen 4^
! lii l Wiricungswetae und Anwendungsbereich 4!
12.5.2.2 Konstruktiver Aufbau 5
12.5.2.3 Hydraulisches Verhalten 416
12.5.2.4 Vor-und Nachteile 418
420
406
409
409
Inhaltsverzeichnis
XV
12.5.3 Kugelschieber 421
12.5.3.1 Wirkurigsweise und Anwendungsbereich 421
12.5.3.2 Konstruktiver Aufbau 422
12.5.3.3 Hydraulisches Verhalten 424
12.5.3.4 Vor-und Nachteile 425
12.5.4 Ringschieberund Hohlstrahlschieber 425
12.5.4.1 Wirkungsweise und Anwendungsbereich 425
12.5.4.2 Konstruktiver Aufbau 1 428
12.5.4.3 Hydraulisches Verhalten 429
12.5.4.4 Vor-und Nachteile 431
12.5.5 Kegelstrahlschieber 432
12.5.5.1 Wirkungsweise und Anwendungsbereich 432
12.5.5.2 Konstruktiver Aufbau 433
12.5.5.3 Hydraulisches Verhalten 434
12.5.5.4 Vor-und Nachteile 437
12.6 Literatur 438
13 Krafthaus 439
13.1 Krafthaustypen 440
13.1.1 Grundlegende Unterscheidungsmerkmale der Krafthaustypen 441
13.1.2 Besondere Aspekte bei unterschiedlichen Wasserkraftanlagentypen 449
13.2 Regelungs- und Leittechnik fur den Wasserkraftanlagenbetrieb 455
13.2.1 Grundprinzipien der Regelungs-und Leittechnik 455
13.2.2 Fuzzy Logik zur Abbildung von Steuerungs- und
Regelungsvorgangen 459
13.2.2.1 Grundlagen der Fuzzy Logik 460
13.2.2.2 Unscharfe Ansatze in der Fuzzy Logik 461
13.3 Betrieb und Unterhalt von Wasserkraftanlagen 468
13.3.1 Betriebs-, Anlagen- und Arbeitssicherheit bei Wasserkraftanlagen 468
13.3.2 Instandhaltung und Erneuerung von Wasserkraftanlagen 473
13.4 Literatur 475
14 Funktionsweise von hydraulischen Maschinen 477
14.1 Unterscheidungsmerkmale 477
14.1.1 Bauweise hinsichtlich Wellenausrichtung und Wasserzufilhrung 478
14.1.2 Einteilung nach der Regelungsart 479
14.1.3 Einteilung in Abhangigkeit des Durchflusses Q und der Fallhohe hf 479
14.1.4 Einteilung in Abhangigkeit der spezifischen Drehzahl nq und der
Fallhdhe hf 479
14.1.5 Langsam-, Mittel-, Schnellaufigkeit 481
14.1.6 Einteilung nach dem Verwendungszweck und der Betriebsart 481
XVI lnhaltsverzeichnis
483
484
487
487
488
488
488
t4.2 Bemessungsgrundlagen
14.2.1 Turbinendrehmoment
14.2.2 Fallhohe, Energiehohe, spezifische Stutzenarbeit
14.2.3 Spezifische Drehzahl, Drehzahl, Synchrondrehzahl
14.2.4 Dimensionslose Kennwerte
14.2.4.1 Druckzahl ^
14.2.4.2 Durchfluftzahl q
14.2.4.3 Leistungszahl 77
14.2.4.4 Laufzahl X/,
14.2.4.5 Durchmesserzahl $ ^8
14.2.5 Druckkennzahlen zur Kavitationsbeurteilung 488
14.2.5.1 Thoma-Beiwert jTh 489
14.2.5.2 Saugkennzahl Sq 490
14.2.5.3 Zusammenhang zwischen afh und Sq 490
14.2.5.4 NPSH-Wert 490
14.2.6 Turbinenkennlinien 490
14.2.6.1 Turbinenwirkungsgrad 490
14.2.6.2 Leistungs-, Wirkungsgrad-und Drehmomentenkennlinie 494
14.2.6.3 Muschelkurven und Muscheldiagramme 495
14.2.7 Numerische Stromungsberechnung 499
14.3 Turbinenbauteile 501
14.3.1 Bauteile von Uberdruckturbinen 501
14.3.1.1 Turbinenzulauf, Einlaufschacht und Spiralgehduse 501
14.3.1.2 Saugrohr und Saugschlauch 507
14.3.2 Bauteile von Gleichdruckturbinen 511
14.3.3 Turbinenwelle, Getriebe und Turbinenlager 511
14.3.4 Getriebe und Riemenantrieb 513
t4.4 Turbinenregelung 514
14.4.1 Turbinenregelungsarten 515
14.4.1.1 Leitradregelung 515
14.4.1.2 Laufradregelung 517
14.4.1.3 Diisen-und Strahlablenkerregelung 517
14.4.1.4 Regelung bei Durchstromturbinen 518
14.4.1.5 Bypassregelung bei Hochdruckanlagen 518
14.4.2 Steuerung der Turbinenregelung 519
14.5 Pumpen und Pumpenturbinen 522
14.5.1 Kreiselpumpen cyy
14.5.1.1 Grundlagen
14.5.1.2 Bemessung
522
523
14.5.1.3 Anordnung, Bauweisen und Betrieb
14.5.1.4 Wellenkupplungen
14.5.2 Pumpenturbinen
14.5.2.1 Allgemeine Bauweisen und Betrieb i
14.5.2.2 Sonderformen ^3
Inhaltsverzeichnis
XVII
14.6 Literatur 534
15 Hydraulische Maschinen zur Energieerzeugung 537
15.1 Propeller- und Kaplan-Turbinen 537
15.1.1 Konstruktion und Betriebsweise 537
15.1.1.1 Rohrturbinen 541
15.1.1.2 Straflo-Turbinen 545
15.1.1.3 Diagonalturbinen 547
15.1.2 Bemessung 547
15.1.2.1 Grundlagen 547
15.1.2.2 Berechnungsschema zur Vordimensionierung 553
15.2 Francis-Turbinen 553
15.2.1 Konstruktion und Betriebsweise 553
15.2.2 Bemessung 557
15.2.2.1 Grundlagen 557
15.2.2.2 Berechnungsschema zur Vordimensionierung 560
15.3 Pelton-Turbinen 560
15.3.1 Konstruktion und Betriebsweise 560
15.3.2 Unterschied zwischen Francis-und Pelton-Turbine 565
15.3.3 Bemessung 566
15.3.3.1 Grundlagen 566
15.3.3.2 Berechnungsschema zur Vordimensionierung 571
15.4 Durchstromturbinen 571
15.4.1 Konstruktion und Betriebsweise 571
15.4.2 Bemessung 573
15.4.2.1 Grundlagen 573
15.4.2.2 Berechnungsschema zur Vordimensionierung 574
15.5 Wasserr3der und Wasserkraftschnecken 574
15.5.1 Wasserrader 574
15.5.2 Wasserkraftschnecken 577
15.6 Literatur 579
16 Elektrotechnische Ausriistung 581
16.1 Grundlagen der elektrischen Energietechnik 581
16.1.1 Gleichstromtechnik 582
16.1.2 Wechselstromtechnik 585
16.1.3 Wechselwirkungen und Zusammenhange zwischen elektrischen
StrOmen und Spannungen und magnetischen Feldem 589
16.1.4 Kraftwirkung durch das Zusammenwirken magnetischer Felder 593
16.2 Grundprinzip der elektromagnetischen Energieumwandlung 594
XVIll lnhaltsverzeichnis
16.3 Elektrische Maschinen und Transformatoren in ^
Wasserkraftanlagen ^
16.3.1 Transformatoren 599
16.3.2 Bewegte elektrische Maschinen
16.3.3 Synchrone Wasserkraftgeneratoren ^
16.3.3.1 Polzahl und Frequenz
16.3.3.2 Ausbildung von Standerund Laufer
16.3.4 Asynchrongeneratoren ^
16.3.5 Generatorschutz und-uberwachung 608
16.3.6 Entwicklungstendenzen bei Wasserkraftgeneratoren 610
16.3.6.1 Generatoren mit veranderbaren Drehzahlen 611
16.3.6.2 Hochsparmungsgeneratoren 612
16.4 Betriebsarten von Wasserkraftgeneratoren 613
16.4.1 Leerlauf 613
16.4.2 Generatorbetrieb 614
16.4.3 Motorbetrieb 615
16.4.4 Obergang zwischen den verschiedenen Betriebsarten 615
16.4.5 Synchronisation 616
16.4.6 Inselbetrieb 617
16.4.7 Blindleistungs- bzw. Phasenschieberbetrieb 617
16.4.8 Reluktanzbetrieb 618
16.4.9 Belastungsgrenzen der Synchronmaschine 618
16.5 Bemessungvon Wasserkraftgeneratoren 619
16.5.1 KUhlung 620
16.5.2 Einbau und Anordnung 621
16.5.3 Lauferarten 623
16.5.4 Erregereinrichtungen 623
16.5.5 Dimensionierung 624
16.5.6 Durchgangsdrehzahl 625
16.5.7 KurzschluBfestigkeit 626
16.6 Aufbereitung und Verteilung der Drehstromenergie 629
16.6.1 Leistungsbilanz und Wirkungsgrad 630
16.6.2 Transformatoren 630
16.6.3 Eigenversorgung 63 j
16.6.4 Schaltanlagen und Energieableitung 631
! i Ei bi du S der Kraftwerke in das elektrische Verbundsystem 633
16.6.5.1 Aufgaben der Kraftwerke im Netzbetrieb 634
!fi fi Hechspannungs-deichstrom-Kopplung unterschiedlicher Netze 635
fi s a pUI8 vT J eltwarte und Kraftwerkseinsatzplanung 636
16.6.5.4 Hntwicklung des Strommarktes 637
16.7 Literatur
637
Inhaltsverzeichnis
XIX
17 Pumpspeicherkraftwerke 639
17.1 Zielsetzung 639
17.2 Pumpspeichersysteme 641
17.3 Historische Entwicklung der Pumpspeicherung 643
17.4 Bautechnische Gesichtspunkte 644
17.5 Maschinentechnische Gesichtspunkte 648
17.6 Betriebsweisen von Pumpspeicherwerken 649
17.7 Pumpspeicherkraft in Deutschland 655
17.8 Sonderausfiihrungen 657
17.8.1 Extreme Forderhdhen und Leistungen 657
17.8.2 Untertage-Pumpspeicherkraftwerke 658
17.8.3 Meerwasser-Pumpspeicherkraftwerke 659
17.8.4 Luftspeicherkraftwerke 661
17.8.5 Pumpspeicherwerk mit drehzahlvariablen Maschinensatzen 663
17.9 Uteratur 665
18 Wasserkraft und Umwelt 667
18.1 Einflusse auf die Atmosphere 669
18.2 Beeinflussung der ober- und unterirdischen Gewasser 671
18.2.1 Ver nderung der Gewassercharakteristik 672
18.2.1.1 FlieBgewassertypische Strdmungsmuster 672
18.2.1.2 Geschiebe- und Schwebstofifhaushalt 673
18.2.1.3 AbfluB- und Hochwasserregime 674
18.2.1.4 FluBregulierung 677
18.2.1.5 Eisbildung und Eistransport 677
18.2.2 Wechselwirkungen mit dem Grundwasser 677
18.3 Einflusse auf das biologische System 678
18.3.1 Bedeutung von Stromung und Substrat 679
18.3.1.1 Auswirkungen auf die Fischfauna 679
18.3.1.2 Auswirkungen auf das Zoobenthon 680
18.3.1.3 Auswirkungen auf die Pflanzenwelt 682
18.3.2 Temperaturregime 684
18.3.3 Sauerstoffhaushalt 684
18.3.4 Selbstreinigungsprozesse 687
18.3.5 Treibgut 688
18.3.6 Ufer- und Stauraumgestaltung 689
18.4 Einflusse auf die oberen Bodenschichten 690
18.5 Einflusse auf den Baugrund 691
18.6 Auswirkungen auf den Menschen 691
XX
Inhaltsverzeichnis
693
695
695
18.7 Spezielle Aspekte bei Mehrzweckanlageit in warm-trockenen
Regionen ~93
18.7.1 Wasserkraft und Bewasserung
18.7.2 Umweltrelevante GestaltungsmaBnahmen von Stauanlagen in
Entwicklungslandern der warmeren Klimazonen
18.7.2.1 Gestaltungsprioritaten
18.7.2.2 Gestaltungs-und PraventionsmaBnahmen °90
18.7.3 Energetische Bewertung der FlSchen-lnanspruchnahme von
Wasserspeichern 697
18.7.3.1 Speicher-Parameter 697
18.7.3.2 Energetisches Potential von Bewasserungswasser 698
18.7.3.3 Potential von Biomasse im Stauraum 699
18.7.3.4 Spezifisches Gesamt-Energiepotential eines Wasserspeichers 699
18.7.3.5 Durch Speicherkraftwerke vermiedene C02-Produktion 699
18.7.3.6 Ergebnisse der vergleichenden Speicherpotential-Abschatzung 700
18.8 Besondere Umweltaspekte von der Errichtung bis zum Riickbau
einer Anlage *702
18.9 Literatur 702
19 Mindestwasserregelungen 705
19.1 GebrSuchliche Methoden zur Mindestwasserfestlegung 705
19.1.1 KenngrdBen 706
19.1.2 Einfache Verfahren 707
19.1.3 Habitatsimulationsmodelle 708
19.1.3.1 Hintergrund 708
19.1.3.2 FlieBgewasserhabitate und ihre Beschreibung 709
19.1.3.3 Schnittstelle Abiotik-Biotik 71C
19.1.4 Entscheidungsmodelle 711
19.2 Mindestwasserregelungen in Deutschland 71 ]
19.3 Vorgehensweise zur Bestimmung von Mindestwasserregelungen
aus heutiger Sicht 7
19.4 Das Simulationsmodell CASIMIR 71i
19.4.1 Konzeption im Hinblick auf Mindestwasserregelungen 71j
19.4.2 Gewassersohle
19.4.3 Freiwasserraum und Fischhabitate
19.4.3.1 Fische als Zeigerorganismen
19.4.3.2 Praferenzfunktionen
19.4.3.3 Fuzzylogischer Ansatz fiir die Habitatmodellierung 7-
19.4.3.4 Darstellung der Habitateignung 7-
19.4.3.5 Ivriterienfur die Bewertung der Modellierungsergebntsse mit
CAblMlR bei Mindestwasseruntersuchungen
19.5 Auswirkungen der Mindestwasserabgaben auf die
Energieerxeugung in Wasserkraftanlagen
Inhaltsverzeichnis
XXI
19.6 Literatur 729
20 Durchgangigkeit fur die Aquafauna an
Wasserkraftstandorten 731
20.1 Fischaufstiegsanlagen 733
20.1.1 Anordnung von Fischaufstiegsanlagen 733
20.1.2 Ausbildung des Einstiegs in Fischaufstiegsanlagen 735
20.1.3 LeitstrOmung im Einstiegsbereich 737
20.1.4 Abflufl in Fischaufstiegsanlagen 738
20.1.5 Dimensionierung von Fischaufstiegsanlagen 738
20.1.6 Gestaltung der Sohle in Fischaufstiegsanlagen 739
20.1.7 Ausstieg aus Fischaufstiegsanlagen 740
20.1.8 Betriebszeiten 741
20.1.9 Wartung der Fischaufstiegsanlagen 741
20.1.10 Stdrungsvermeidung und Lenkung der Offentlichkeit 741
20.2 Bauweisen von Fischaufstiegsanlagen und flschpassierbaren
Querbauwerken 742
20.2.1 Beckenpasse 743
20.2.2 Schlitz- oder Vertical-Slot-PaB 746
20.2.3 Rauhgerinne-BeckenpaB 746
20.2.4 Fischaufstiegsanlagen in Storsteinbauweise 747
20.2.5 Denil- oder GegenstrompaB 747
20.2.6 AalpaB 748
20.2.7 Fischschleuse 749
20.2.8 Fischaufzug 750
20.2.9 Umgehungsgerinne 750
20.2.10 Sohlenbauwerke 751
20.3 Fischschutz-und Fischabstiegseinrichtungen 752
20.4 Literatur 754
21 Ausfiihrungsbeispiele 755
21.1 Hochrheinkraftwerk Sackingen 756
21.2 Wasserkraftnutzung durch die Schluchseewerk AG 758
21.2.1 Werksgruppe Schluchsee 758
21.2.2 Werksgruppe Hotzenwald 759
21.2.3 Merkmale des Pumpspeicherbetriebes 759
21.3 Kraftwerksgruppe Schluchsee 761
21.4 Kraftwerksgruppe Hotzenwald 766
21.4.1 Pumpspeicherwerk Sackingen 766
21.4.2 Pumpspeicherwerk Hornbergstufe 769
21.4.2.1 Obersicht 769
XXII
Inhaltsverzeichnis
21.4.2.2 Konstruktive Gestaltung von Oberbecken und Unterbecken 771
21.4.2.3 Druckschacht zwischen Oberbecken und Verteilrohrleitung 774
21.4.2.4 Maschinenkaverne 774
21.4.2.5 Maschinensatze 775
21.4.2.6 Generatoren und Transformatoren 777
21.4.2.7 Schaltanlage und Leitwarte Kuhmoos 778
21.4.2.8 Betriebsstunden, Wirkungsgrad und spezifische Ausbaukosten 779
21.4.2.9 Naturintegrierende Bauweise 779
21.4.2.10 Neubau einer Kleinwasserkraftanlage 779
21.5 Geplante Ausbaustufen der Schluchseewerke 781
21.6 Das GroBprojekt Drei-Schluchten-Kraftwerk am Jangtse/China 782
21.7 Kleinwasserkraftanlage GroBarl 784
21.8 Literatur 790
22 Symbole, Einhciten, Umrcchnungsfaktoren 791
22.1 Kenngroften und Symbole 791
22.2 Griechisches Alphabet g05
22.3 Einheitenabkurzungen §05
22.4 Einheiten und Umrechnungsfaktoren 806
Sachverzeichnis ono
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