Entlandung von Stauräumen:
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Hennef
DWA
2006
|
| Ausgabe: | [Stand:] Dezember 2006 |
| Schriftenreihe: | DWA-Themen
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturangaben |
| Beschreibung: | 270 S. Ill., graph. Darst., Kt. 30 cm, 793 gr. |
| ISBN: | 393775833X 9783937758336 |
Internformat
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| adam_text | Titel: Entlandung von Stauräumen
Autor:
Jahr: 2006
Entlandung von Stauraumen
Inhalt
Vorwort 3
Verfasser 4
Verzeichnis der Abbildungen 12
Verzeichnis der Tabellen 17
Begriffe 18
1 Einleitung 19
2 Grundlagen 21
2.1 Einfuhrung 21
2.1.1 Definition Stauanlage (DIN 4048) 21
2.1.2 Zweck von Stauanlagen 22
2.1.3 Probleme durch Stauanlagen 22
2.1.4 Folgerungen 22
2.2 Verlandung von Stauraumen ; 22
2.2.1 Ursachen 22
2.2.2 Verlandungsvorgang allgemein 24
2.2.3 Stauraumvermessung 25
2.2.4 Stauraum- und Ablagerungscharakteristik 26
2.2.4.1 Flussstausee 26
2.2.4.1.1 Allgemeines ; 26
2.2.4.1.2 Stauraumbeschreibung 27
2.2.4.1.3 Verlandungsbeschreibung 28
2.2.4.2 Speichersee 28
2.2.4.2.1 Lebensdauer einer Anlage 28
2.2.4.2.2 Stauraumverlust durch Verlandung 29
2.2.4.2.3 Trube- bzw. Dichtestrome als Hauptursache fur den Sedimenttransport in Speicherseen.. 31
2.3 Negative Folgen der Stauraumverlandung 34
2.4 Mafinahmen gegen Stauraumverlandung 36
2.4.1 Grundsatzliche MafJnahmen gegen die Verlandung 36
2.4.2 Mafinahmen im Einzugsgebiet 36
2.4.2.1 Erosionsschutz im Einzugsgebiet 36
2.4.2.2 Erosionsschutz an und in den Zuflussen 37
2.4.3 Maflnahmen an derTalsperre 38
2.4.4 Mafinahmen im Stausee 39
2.4.5 Sediment Routing 40
2.4.5.1 Sedimentumleitung/Spulstollen (Bypass) 40
2.4.5.2 Sedimentdurchschleusung (Pass-Through) 41
2.4.5.3 Sedimentfallen - Vorsperren 41
2.4.5.4 Weitere Maflnahmen 41
2.5 Entlandung von Stauraumen 42
2.5.1 Spulung 42
2.5.2 Mechanische Entlandung 44
2.5.2.1 Trockenentnahme . 44
2.5.2.2 Nassentnahme 44
2.5.3 Umlagerungen 45
2.5.3.1 Umlagerungen im Stauraum 45
2.5.3.2 Umlagerungen aufierhalb des Stauraumes 45
2.5.4 Kombination von Umlagerungsmalinahmen 45
2.5.5 Aufgabe der Stauanlage 46
2.5.6 Probleme durch Entlandungen 46
DWA Dezember 2006 5
Entlandung von Stauraumen
47
2.6 Hydromechanisch-sedimentologische Grundlagen ^
2.6.1 Sedimentologie 47
2.6.1.1 47
2.6.1.2 Entnahme von Sohlenmaterial 4^
2.6.1.3 Auswertung 47
2.6.1.3.1 Korngro enanalyse 48
2.6.1.3.2 Sinkgeschwindigkeit 4g
2.6.1.3.3 Bewegungsbeginn 4g
2.6.1.3.4 Dichte der Sedimentprobe -
2.6.2 Rheologie nicht Newton scher Flussigkeiten
2.6.3 Feststofftransport
2.6.4 Besonderheiten bei Stauraumen...: ^
2.7 Ausblick
Literatur
3 Voruntersuchungen zur Ablagerung und Beschaffenheit der Feststoffe im
Stauraum
3.1 Moderne Vermessungsverfahren zur Bestimmung von Stauraumen 56
3.1.1 Einleitung
3.1.2 Gelandedatenerfassung mittels flugzeuggestutzter Fernerkundungstechniken 56
3.1.2.1 Fernerkundungstechniken 5(3
3.1.2.2 Leistungsvermogen der praxisreifen Techniken 58
3.1.2.3 Erforderlicher Aufwand 59
3.1.2.4 Aktuelle Strategie der Bundesanstalt fur Gewasserkunde (BfG) 59
3.1.3 Gewasservermessung mittels hydroakustischer Vermessungsverfahren 60
3.1.3.1 Einzelschwingersystem 61
3.1.3.2 Mehrfachschwingersystem 62
3.1.3.3 Facherlotsystem 63
3.1.3.4 Ortung und Beschickung 63
3.1.3.5 Peilleistung und Qualitatssicherung 64
3.1.4 Datenmodellierung 64
3.1.4.1 Grundsatzliches 64
3.1.4.2 Aktuelle BfG-Strategie 66
3.1.5 Ausblick 66
3.2 Untersuchungen zur Sedimentbeschaffenheit 67
3.2.1 Schwebstoff-und Geschiebemessung 67
3.2.2 Messtechniken zum Erosionswiderstand von Sedimenten 68
3.2.2.1 Erosionswiderstand von Sedimenten 68
3.2.2.2 Empirische Methoden 68
3.2.2.3 Messtechniken 70
3.2.2.4 Anwendungsbeispiel 72
3.2.3 Geophysikaiische und chemische Eigenschaften 73
Literatur 75
4 Technologische Verfahren zur Entlandung von Stauraumen 78
4.1 Gerate *. 70
4.1.1 Allgemeines 78
4.1.2 Gerateeinsatz auf festem, tragfahigem Boden 78
4.1.2.1 Planiermaschinen 7R
4.1.2.2 Lader 7P
4.1.2.3 Scraper
4.1.2.4 Hydraulikbagger 7Q
4.1.2.5 Seilbagger
4.1.2.6 Schrapperanlagen
4.1.2.7 Eimerkettenbagger
4.1.3 Schwimmende Gerate
81
Dezember 2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
4.1.3.1 Ponton oder Arbeitsschiff mit aufgesetztem Hydraulik- oder Seilbagger 81
4.1.3.2 Schwimmender Greiferbagger 82
4.1.3.3 Eimerkettenschwimmbagger 82
4.1.3.4 Saugbagger 83
4.1.4 Transport des Baggergutes 84
4.1.4.1 Allgemeines 84
4.1.4.2 Gleislose Landtransportgerate 84
4.1.4.2.1 Lastkraftwagen 84
4.1.4.2.2 Muldenfahrzeuge 84
4.1.4.2.3 Forderbander 85
4.1.4.3 Transportgerjate auf dem Wasser 85
4.1.4.3.1 Schuten 85
4.1.4.3.2 Schwimmende Rohrleitungen 85
4.2 Beseitigung von Sedimenten aus Flussstauhaltungen 86
4.2.1 Allgemeines 1 86
4.2.2 Raumung 86
4.2.2.1 Trockenbaggerung 86
4.2.2.2 Nassbaggerung 87
4.2.2.3 Materialverbringung 87
4.2.3 Stauraumspulung in Staustufen 87
4.2.3.1 Begriffsbestimmung und Allgemeines 87
4.2.3.2 Spulung ohne Stauspiegelabsenkung 88
4.2.3.3 Spulung mit Stauspiegelabsenkung 88
4.2.3.3.1 Spulbedingungen 88
4.2.3.3.2 Flussbauliche Bedingungen 88
4.2.3.3.3 Hydrologische und betriebliche Bedingungen 89
4.2.3.3.4 Materialvoraussetzungen 90
4.2.3.4 Spulgefahren 91
4.2.3.4.1 Abstaugefahren 91
4.2.3.4.2 Aufstaugefahren 91
4.2.3.5 Erosionsvorgange 91
4.2.3.6 Beweissicherungen 92
4.2.4 Kombinierte Verfahren 93
4.2.5 Zusatzliche flussbauliche MaUnahmen (Buhnen, Leitdamme, Spulrinne, Geschiebefalle,
Ausschotterungsbecken, Initialrinne) 93
4.2.5.1 Buhnen 93
4.2.5.2 Leitdamme 93
4.2.5.3 Spulrinne 93
4.2.5.4 Geschiebefalle 93
4.2.5.5 Ausschotterungsbecken 94
4.2.5.6 Initialrinne 94
4.3 Moglichkeiten zur Abfuhrung von Feststoffen aus Stauseen uber die Triebwasserleitung.. 94
4.3.1 Einleitung 94
4.3.2 Grundlagen 95
4.3.2.1 Feststoffbewirtschaftungskonzept 95
4.3.2.1.1 Feststoffeintrag und Sedimentationsprozess in Stauseen 95
4.3.2.1.2 Die Zusammensetzung der abzufuhrenden Feststoffe 96
4.3.2.1.3 Feststoffabgabe in das Unterwasser 97
4.3.2.2 Feststoffforderkapazitat der Triebwasserleitung 97
4.3.2.3 Abrasion an den Turbinen infolge des Feststofftransports 97
4.3.3 Technische Moglichkeiten 100
4.3.3.1 Saugbagger 101
4.3.3.1 Blasenstrahlanlage 102
4.3.4 Schlussbemerkungen 103
Literatur 104
DWA
Dezember 2006 7
Entlandung von Stauraumen
5 Planung von
5.1 Systematisierung des Feststoffmanagements in Staustufen , ^
5.1.1 Ailgemeines
5.1.2 Planungsphase 105
5.1.2.1 Vorbereitendes Monitoring
5.1.2.2 Modelluntersuchungen
5.1.2.2.1 Physikalische Modelluntersuchungen
5.1.2.2.2 Numerische Modelluntersuchungen
5.1.3 Betriebsphase 106
5.1.3.1 Lotungen
5.1.3.2 Schwebstoffmessstellen
5.1.3.3 Wehrbetriebsordnung
5 13 4 Bauliche Veranderungen im Flussstaubecken fur verlandeten Zustand
107
5.1.3.5 Baggerstrategien
5.1.3.6 Spulstrategie fur Flussstaubecken
5.1.3.7 Spulstrategie fur gesamte Kraftwerkskette 107
5.1.3.8 Sedimenthydraulische Nachrechnungen 107
5.1.3.9 Managementstrategie 1®7
5.2 Planung von EntlandungsmafJnahmen bei Talsperren 108
5.2.1 Vorbemerkungen ^8
5.2.2 Grundlagenermittlung, Vorplanung 108
5.2.2.1 Definition 108
5.2.2.2 Geochemische und geophysikalische Untersuchung der Sedimente 108
5.2.2.3 Mengenermittlung, Sondierung und Beprobung 113
5.2.2.4 Variantenuntersuchungen 114
5.2.3 Konzeptentwicklung, Entwurfs- und Genehmigungsplanung 115
5.2.3.1 Definition 115
5.2.3.2 Genehmigungen 116
5.2.4 Ausfuhrungsplanung, Ausschreibung und Vergabe 119
5.2.4.1 Definition 119
5.2.4.2 Verdingungsunterlagen 119
Literatur 121
6 Verwertung und Beseitigung von Sedimenten 123
6.1 Vorbemerkungen 123
6.2 Verwertung unaufbereiteter Sedimente 124
6.2.1 Aufbringung der Sedimente auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gartnerisch
genutzte Boden 124
6.2.2 Verwertung von Sedimenten im Landschaftsbau 125
6.2.3 Verwertung von Sedimenten bei Bauvorhaben 125
6.2.4 Rekultivierung von Bergbaufolgelandschaften 126
6.2.5 Verwertung im Deponiebau 127
6.3 Verwertung aufbereiteter Sedimente 127
6.4 Beseitigung von Sedimenten auf Deponien 128
6.5 Weitere Unterbringungsmoglichkeiten von Sedimenten 129
6.5.1 Beseitigung in Kiesgruben und Steinbruchen 129
6.5.2 Beseitigung in Tagebaurestlochem 130
Literatur ^
7 Okologische Auswirkungen von Entlandungsmaftnahmen 133
7 1 Beweissicherung bei Storungen der Lebensgemeinschaft in Fliefigewassern unter
5esor derer Berucksichtigung der Entlandung von Stauraumen.. 133
7.1.1 Einleitung
Ill Entinndim^n uhci ihre Auswirkungen auf die Besledlung des Gewassers 133
7.1.3 Die okologische Beweissicherung .
7.1.3.1 Die Wahl des Verfahrens ^4
8 Dezember 2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
7.1.3.2 Die Erhebungen 135
7.1.3.2.1 Okologischer Rahmen 135
7.1.3.2.2 Biologisches Bild 135
7.1.3.3 Termine und Untersuchungsstellen 135
7.1.3.4 Auswertung und Bewertung 136
7.1.3.4.1 Okofaktoren und Nutzungen 136
7.1.3.4.2 Analyse der Biozonose 137
7.1.3.5 Aufwand fur Beweissicherungs-Untersuchungen 140
7.2 Okologische Aspekte von Entlandungsmafinahmen mit Schwerpunkt auf Gewasser der
Alpen und Alpenvorlander 142
7.2.1 Allgemeines ; 142
7.2.2 Okologische Ziele fur Feststoffmanagement in Gewassersystemen 142
7.2.3 Allgemeine Auswirkungen der erhohten Trube bei Entlandungsmalinahmen auf
aquatische Organismen 142
7.2.3.1 Direkte Schadigung der Organismen 143
7.2.3.2 Schadigung des Lebensraumes 144
7.2.4 Typen von Entlandungsmafinahmen 144
7.2.4.1 Spulungen 144
7.2.4.1.1 Beispiele fur die Auswirkungen von Stauraumspulungen 147
7.2.4.1.2 Mafinahmen zur Minimierung der okologischen Auswirkungen von Spulungen 148
7.2.4.2 Raumung 150
7.2.4.2.1 Trockenbaggerung im Stauraum mit teilweiser Absenkung des Stauspiegels 150
7.2.4.2.2 Nassbaggerung im Stauraum mit/ohne Absenkung des Stauspiegels 151
7.2.4.2.3 Entsorgung des Baggergutes: Kies- und Feinsedimente 151
7.2.4.2.4 Sonstige Mafinahmen - Umlagerung 151
7.2.5 Beurteilungskriterien bei EntlandungsmaRnahmen 152
7.2.5.1 Typ der Stauhaltung 152
7.2.5.2 Stauraumgrbfie und -form 152
7.2.5.3 Gewassertyp - Region des Flieftgewassers 152
7.2.5.4 Sedimentbeschaffenheit und Feststoffmenge 152
7.2.5.5 Zeitpunkt und Dauer der Entlandungsmafinahme 152
7.2.5.6 Monitoring 153
7.2.6 Zusammenfassung 153
Literatur 153
8 Rechtliche Grundlagen zur Durchfiihrung von Entlandungsmaftnahmen 155
8.1 Deutschland 155
8.2 Osterreich 158
8.2.1 Einleitung 158
8.2.2 Gesetzesmaterien 158
8.2.2.1 Wasserrechtsgesetz 158
8.2.2.2 Abfallwirtschaftsgesetz 159
8.2.2.3 Deponieverordnung 159
8.2.3 Wasserrechtsgesetz 159
8.2.3.1 §50, Abs. 1 159
8.2.3.2 §50, Abs. 8 160
8.2.3.3 §32, Abs. 1 160
8.2.3.4 §30, Abs. 2 160
8.2.3.5 §51 160
8.2.3.6 §72, Abs. 1 160
8.2.3.7 §105 161
8.2.3.8 §103 161
8.2.4 Abfallwirtschaftsgesetz 162
8.2.4.1 §1 162
8.2.4.2 §2 163
DWA Dezember 2006 9
Entlandung von Stauraumen
163
8.2.5 Deponieverordnung 164
8.2.6 Kriterien und Grenzwerte fur die Zuordnung von Abfallen ^
8.2.7 Projektanforderungen -jgg
8.2.8 Ablaufschema eines Behordenverfahrens
8.3 Schweiz 166
8.3.1 166
8 3 2 Rechtliche Grundlagen in der Schweiz -T
8.3.3 Die konkrete Anwendung im Falle der periodischen Spulungen des Rempenbeckens der ^
AG Kraftwerk Wagital
8 4 Europaische Union
174
9 Internationale Aktivitaten
9.1 Einfuhrung
9.2 Workshop Themen
9.3 Themenschwerpunkte in der Diskussion
9.3.1 Management von Stauraumablagerungen (Management of sediment deposits)
9.3.2 Sedimentprobleme unterhalb der Stauanlage (Downstream effects and management) 174
9.3.3 Umweltprobleme bei Stauraumentlandungen (Sediment quality aspects and
environmental effects) ^74
9.3.4 Herkunft des Sediments, Erosionsschutz (Sources of sediments and watershed
management) ^75
9.3.5 Nichttechnische Hilfsmafinahmen (Non-technical (economic, legal, institutional)
countenances) 175
9.4 Schlussfolgerungen und Empfehlungen 175
10 Fallbeispiele fur EntlandungsmaBnahmen 176
10.1 Beispiele fur Entlandungsmafinahmen an der Drau aus okologischer Sicht 176
Literatur 177
10.2 Erfahrungen mit Stauraumspulungen an der Osterreichischen Drau 178
10.2.1 Anlagenbeschreibung 178
10.2.2 Feststoffmanagement 178
10.2.3 Stauraumspulungen 178
10.2.3.1 Erfahrungen 178
10.2.3.2 Diskussion von Spulergebnissen am Beispiel derStaustufe Rosegg 179
10.2.4 Zusammenfassung 181
Literatur ; 182
10.3 Wasserbeschaffenheitsmessungen bei der Entleerung der Stauraume der
Lechstaustufen 7 -15 in den Jahren 1983 - 1994 ! 183
10.3.1 Die Lechstaustufen 7 - 15 183
10.3.2 Sanierung der Lechstaustufen 7- 15 183
10.3.3 Sedimentuntersuchungen 184
10.3.3.1 Vorgehensweise 184
10.3.3.2 Ergebnisse ig4
10.3.4 Abstau begleitende Wasserbeschaffenheitsmessungen 185
10.3.4.1 Vorgehensweise - ^gg
10.3.4.2 Fallbeispiel: Entleerung der Stufe 13 186
10.3.4.3 Die wichtigsten Ergebnisse 1g7
10.3.4.4 Auswirkungen in den Unterliegerstufen 187
10.3.5 Zusammenfassung ^
Literatur ZZ!ZZZ!Z! 189
10.4 Geschiebeumlagerung Isar Oberfohrinq tan
10.4.1 Einleitung _ ™
10.4.2 Situation an der Oberen Isar (Bild 10 4-21
10.4.3 Ergebnis 190
Literatur
10.5 Sedimentmanagement durch Stauraumeinbauten am^Beispi ^des Unteren nnZ~Z 197
10 Dezember2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
10.5.1 Einleitung 197
10.5.2 Energiewirtschaftliche Nutzung durch Staustufen 197
10.5.3 Verlandung der Stauraume 198
10.5.4 Okologische Auswirkungen des Unterhaltungskonzeptes 199
10.5.5 Diskussion verschiedener Stauraumeinbauten zum Sedimentmanagement 200
10.5.6 Zusammenfassung 201
Literatur 202
10.6 Entlandungsmafinahmen am Speicher Margaritze 203
10.6.1 Kurzfassung 203
10.6.2 Beschreibung der Anlage 203
10.6.3 Die Verlandung des Speichers Margaritze 204
10.6.4 Entlandungsmalinahmen 205
10.6.4.1 Allgemeines 205
10.6.4.2 Durchgefuhrte Malinahmen 205
10.6.4.2.1 Sedimentuberleitung Mollstollen 205
10.6.4.2.2 Umlagerung im Speicher 206
10.6.4.2.3 Spulung 207
10.6.4.3 Projektierte Mafinahmen 207
10.6.4.3.1 Stauzielerhohung Sandersee 207
10.6.4.3.2 Neuer Uberleitungsstollen 207
10.6.4.3.3 Errichtung einer neuen Kraftstufe in Richtung Molltal 208
10.6.4.3.4 Sedimentierung in einem Becken („Nafifeld ) 208
10.6.4.3.5 Sedimentuberleitung Mollstollen in hoher Konzentration 209
10.6.4.3.6 Deponierung der Sedimente 209
10.6.5 Zusammenfassung und Ausblick 209
Literatur 210
10.7 Erfahrungen mit der Sedimentbaggerung im Harkortsee 211
10.7.1 Einleitung 211
10.7.2 Projektbeschreibung 212
10.7.3 Das Genehmigungsverfahren 214
10.7.4 Baudurchfuhrung 216
10.7.5 Investitionskosten 217
10.8 Verwertung und Deponierung von Baggergut aus der Wassertiefeninstandhaltung des
Hamburger Hafens 218
10.8.1 Einleitung 218
10.8.2 Sedimenthaushalt der Elbe 218
10.8.3 Das Hamburger Baggergutkonzept 218
10.8.4 Vermeidung von Baggergut 218
10.8.5 Umlagerung von Baggergut 219
10.8.6 Baggergutbehandlung - Trocknungsfelder 220
10.8.7 Baggergutbehandlung - METHA 220
10.8.8 Deponierung - Die Schlickdeponien Francop und Feldhofe.. 221
10.8.9 Verwertung von Baggergut 222
10.8.10 Subaquatische Baggergutunterbringung 223
10.8.11 Perspektiven 223
Literatur 224
10.9 Dekontamination von schwermetallbelasteten Fluss- und Talsperrensedimenten 226
10.10 Die Sedimentberaumung der Vorsperre Oehna im Rahmen der Generalsanierung der
Talsperre Bautzen 227
10.10.1 Technische Daten und lokale Rahmenbedingungen 227
10.10.2 Chemische und geotechnische Untersuchungen der Sedimente und ihre Ergebnisse 228
10.10.3 Erarbeitung der wirtschaftlichsten Beraumungstechnologie im Stadium der Planung 228
10.10.4 Zur Durchfuhrung erforderliche Genehmigungen und Zustimmungen 229
10.10.5 Darstellung der Moglichkeiten fur die Sedimentverwertung oder -deponierung 229
10.10.6 Beschreibung der Realisierung 230
DWA
Dezember 2006 11
Entlandung von Stauraumen
230
10.10.6.1 Die Beraumung 231
10.10.6.2 Der Transport 231
10.10.6.3 Die Ablagerung 233
Literatur 234
10.11 Entlandung des Griintensees 234
10.11.1 234
10.11.2 Zufluss 234
10.11.3 Eckdaten der Talsperre
10.11.4 Auflandungen im Stauwurzelbereich
10.11.5 Vorstreckung mittels Leitbuhne
10.11.6 Leitbuhne
10.11.7 Entlandung durch Saugbaggerung ^
10.11.8 Einlagerung des Materials
10.11.9 Entwicklung der Absetzbecken 238
10.11.10 Trubungsproblem Ablaut 238
10.11.11 Trubung in Abhangigkeit von Zu- und Ablaut 239
10.11.12 Ursachenforschung im See 2^8
10.12 Beherrschung von Trubestromen in Speicherseen 241
10.12.1 Einleitung 241
10.12.1.1 Wirkung von Hindernissen 243
10.12.1.2 Wirkung von Gitter oder Geotextilvorhangen 244
10.12.1.3 Wirkung eines Wasserstrahlschleiers 245
10.12.1.4 Wirkung eines Luftschleiers 246
10.12.1.5 Wirkung eines mechanischen Mixers 246
10.12.2 Anwendungsbeispiel Stausee Grimsel 246
10.12.3 Schlusstolgerungen 249
Literatur 249
10.13 Bestimmung der nautischen Sohle durch Anwendung rheologischer Parameter -
15 Jahre Erfahrung mit fluid mud 250
10.13.1 Die Vorgeschichte 250
10.13.2 Herkunft des Emder Baggergutes 250
10.13.3 Definition von fluid mud 253
10.13.4 Fliefifahigkeit 254
10.13.5 Physikalische Voraussetzungen 255
10.13.6 Die nautische Sohle 257
10.13.7 Thixotropie 258
10.13.8 Kontrolle der nautischen Sohle 259
10.13.8.1 Die Yield-/Shear stress Kurve 260
10.13.8.2 Der Kriech-Erholungsversuch (creep/recovery) 261
10.13.8.3 Oszillationsmessungen 263
10.13.9 Die Baggertechnik 263
10.13.10 Anwendbarkeit des Verfahrens in anderen Hafen 266
10.13.11 Ergebnisse und Ausblick... nco
. .. . - 268
Llteratur 269
Verzeichnis der Bilder
Bild 2.1-1:
Systematik von Stauanlagen
Einfluss der Vegetation auf P
Durchschnittswerte errechnet aus 50
B d 2.2-1: Einfluss der Vegetation auf Abflussspende (%) und Erosion (t/ha) . JShrliche 21
j% _:et:u!.5o.rT:2^rsuchsf,ache mit sandigem Lehm
BNd 2 2 2: Rog on0 ^^9 (Er°Si°nSrate) in AbhangigkeiVvon derTin^ugsgebietsgroBe und de r
24
12 Dezember2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
Bild 2.2-3: Verlandungsmuster fur ein Speicherbecken 25
Bild 2.2-4: Langenprofil des Lake Mead mit dem Hoover Dam, Verlandungen zwischen 1937 und
1946 nach Graf (1983) und Vischer (1984) 25
Bild 2.2-5: Stromungsbild und Sedimentationsmuster 26
Bild 2.2-6: Endverlandeter breiter Stauraum ohne Gestaltung - Grundriss 27
Bild 2.2-7: Endverlandeter breiter Stauraum ohne Gestaltung - Querschnitt 27
Bild 2.2-8: Auffangwirkungsgrad fur Speicher in Abhangigkeit der mittleren Aufenthaltsdauer 29
Bild 2.2-9: Zeitliche Entwicklung des Nettostauraumvolumens unter Berucksichtigung der
geschatzten Verlandung 31
Bild 2.2-10: Jahrliche Stauraumverluste in Abhangigkeit von der Stauraumgrofie 31
Bild 2.2-11: Schematische Darstellung eines Trubestroms in einem Speichersee 32
Bild 2.2-12: Maximal transportierbarer Korndurchmesser in Abhangigkeit der Fliefigeschwindigkeit
des Trubestroms gemaft Fan (1986) 32
Bild 2.2-13: Anordnung der Messketten an drei Standorten im Stausee Luzzone und deren
Elemente mit zwei Stromungsmessern 33
Bild 2.2-14: Gemessene Richtung und Geschwindigkeit der Trubestrome im Stausee Luzzone am
Standort C 4 m uber Seegrund: Die Richtung ist in Geschwindigkeitsintervalle
aufgeteilt 33
Bild 2.2-15: Schema des numerischen Modells zur Simulation von Trubestromen in beliebigen
Stauseegeometrien 34
Bild 2.3-1: Anderung der Speicherinhaltskurve durch Verlandung 35
Bild 2.4-1: Ubersicht uber preventive und retroaktive Mafinahmen gegen die Verlandung 36
Bild 2.4-2: Moglichkeiten zum Erosionsschutz im Einzugsgebiet einer Sperre 37
Bild 2.4-3: Erosionsschutzmoglichkeiten an den Zuflussen 37
Bild 2.4-4: Sediment Routing-Strategien 40
Bild 2.4-5: Situation eines Stausees mit einem Vorbecken, das mit einem ins Unterwasser
ausmundenden Stollen gespult werden kann 41
Bild 2.4-6: Anordnung von Stauraumen im Nebenschluss 42
Bild 2.5-1: Langfristige Entwicklung des Stauraumvolumens bei Spulung fur enges bzw. breites
Staubecken 43
Bild 2.6-1: Summenkurve der Komgroflenverteilung 48
Bild 2.6-2: Rheologisches Diagramm 49
Bild 2.6-3: Wesentliche Einflussgrofien auf den Feststofftransport 50
Bild 3.1-1: Aufbereitete RMK-Aufnahme 57
Bild 3.1-2: Aufbereitete einzeilige MSS-Aufnahme 57
Bild 3.1-3: Aufbereitete LIDAR-Aufnahme (Laserpunktabdeckung) 57
Bild 3.1-4: Aufbereitete SAR-Aufnahme zur InSAR-Auswertung (X-Band-Bild) 57
Bild 3.1-5: Erreichbare DHM-Genauigkeiten (95 % Wahrscheinlichkeit) 59
Bild 3.1-6: Aufnahme-/Auswertekosten (Rhein-/Lahn-Wasserlaufe) 59
Bild 3.1-7: Aktueller BfG-Standard: parallele LIDAR-/MSS-1-Befliegung 60
Bild 3.1-8: Hydroakustische Verfahren in der Gewasservermessung 60
Bild 3.1-9: Profilmessung eines Einzelschwingers 61
Bild 3.1-10: Draufsicht einer Flachenmessung mit Einzelschwingersystemen 62
Bild 3.1-11: Mehrfachschwingersystem HYDROSEARCH der Fa. Dr. Fahrentholz, Kiel 62
Bild 3.1-12: Messprinzip des Facherlotsystems 63
Bild 3.2-1: BfG-Geschiebefanger mit Kamera 68
Bild 3.2-2: Daten zum Bewegungsbeginn 69
Bild 3.2-3: Bewegungsbeginn nach Hjulstrom (Quarzmaterial in Wasser) 69
Bild 3.2-4: Berucksichtigung von Kohaston und biologischer Verfestigung 70
Bild 3.2-5: Gesamtanordnung des in-situ-Messgerates 71
Bild 3.2-6: Einsatz des in-situ-Messgerates unterhalb der Inn-Staustufe Nufidorf 71
Bild 3.2-7: Schema des SETEG-Systems 72
Bild 3.2-8: Seitenansicht eines an das SETEG-System montierten Sedimentkerns 72
DWA
Dezember2006 13
Entlandung von Stauraumen
Bild 3.2-9:
Bild 4.1-1:
Bild 4.1-2:
Bild 4.1-3:
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Bild 4.3-1:
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Bild 4.3-8
Bild 5.2-1
Bild 5.2-2
Bild 5.2-3:
Bild 5.2-4
Bild 5.2-5
Bild 7.1-1
Bild 7.1-2
Bild 7.1-3
Bild 7.1-4
Bild 7.1-5
Bild 7.1-6
Bild 7.1-7
Auf die Sohle in der Hagenauer Bucht aufgesetztes Messgerat zur rmi ung ^
kritischen Erosionsgeschwindigkeit 7g
Planierraupe bedient Tiefloffelbagger ^
Radlader Cat 950G 7g
Schurfkubelraupe mit Wateinrichtung
Hydraulikbagger gg
Seilbagger mit Hendrixschurfkubel
Schematische Darstellung einer Schrapperanlage: (1) Schrapper, (2) Schrapper-
kubel, (3) stehende Umlenkrolle, (4, 5) Vorzug- und Ruckzugseil 81
Arbeitsschiff mit aufgesetztem und verankertem Hydraulik-Tiefloffelbagger 81
Schwimmender Greiferbagger
Eimerkettenschwimmbagger
Saugbagger/Water Injection Dredger 83
Muldenfahrzeug mit Reinigungsanlage fur Fahrzeugreifen vor der Nutzung
offentlicher Verkehrswege 85
Schute mit aufgestandertem Silo und Abzugsforderband... 85
Schwimmende Rohrleitung 86
Endverlandeter breiter Stauraum mit „spulgerechter Gestaltung — Lageskizze 89
Endverlandeter breiter Stauraum mit „spulgerechter Gestaltung — Guerschnitt 89
Geschiebeauffangraume an einem Flussstaubecken - Lageskizze 90
Lokale Wellenbildung 91
Schematische Darstellung des Sedimentationsprozesses in Stauseen mit der
Deltabildung in Abhangigkeit des Wasserspiegels und der Ablagerung der
Schwebstoffe uber dem gesamten Seegrund 96
Schematische Darstellung der Abrasionsparameter 98
f(ds50); Einfluss der Partikeldurchmesser auf das Abrasionsverhalten. Das Maximum
liegt bei etwa 80 pm 98
Abschatzung der Feststoffmenge in [t] pro Becher, die zum totalen Verschleifi der
Beschichtung fuhren, in Funktion der Fallhohe H und des Durchflusses pro Duse QD.
Beispiele von Kraftwerken: 1) Cleuson Dixence, 2) Stalden, 3) Bitsch, 4) Fiesch, 5)
Zermatt 99
Abschatzung fur die Kosten der Beschichtung pro Tonne turbinierter Feststoffe in
Funktion der Fallhohe H und des Durchflusses pro Duse QD. Beispiele von Kraftwerken:
1) Cleuson Dixence, 2) Stalden, 3) Bitsch, 4) Fiesch, 5) Zermatt 100
Saugbagger Stausee Bolgenach 101
Schematische Darstellung eines Saugbaggers mit Airlift Pumpe 102
Schematische Darstellung der Blasenstrahlanlage 103
Entwasserungsversuche Vorsperre der Talsperre Gottleuba 110
Wassergehaltsentwicklung Entwasserungsversuch Vorsperre der Talsperre Gottleuba,
Zylinder2
Sackungen beim Entwasserungsversuch der Sedimente aus der Vorsperre der
Talsperre Gottleuba ^2
Sedimentprofil der Vorsperre der Talsperre Gottleuba 113
Selektieren von Sedimenten im Spulfeld Speicher Radeburg I in Sachsen 121
Flussstauhaltung ^
Trocken gefallenes Muschelpflaster nach Ablass einer Stauhaltung 141
Biologische Untersuchungen der Ufer eines Flusses 141
Auslesen einer Probe.... ^ ^
141
Verbreitet in gro en Flussen: Kolonie eines SuGwasserschwammes 141
Muscheln, Schnecken, Moostiere - typischer Aspekt gestauter Fliisse und Kanale 141
Kopf einer Kocherfliegenlarve (Anabolia) aus strdmungsberuhigten
Abschnitten der Flusse.
141
14 Dezember2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
Bild 7.1-8: Mundwerkzeuge einer Zuckmuckenlarve (Microtendipes) a us dem Feinsediment von
Flussen 141
Bild 7.2-1: Auswirkungen durch erhohte Trube auf Fauna und Flora 143
Bild 7.2-2: Freies Schottersubstrat (links) und durch innere und auftere Kolmation verlegter
Schotterkorper 144
Bild 7.2-3: Mogliche Einflussfaktoren und Auswirkungen von Spulungen im Stauraum 145
Bild 7.2-4: Mogliche Einflussfaktoren und Auswirkungen von Spulungen in Flieftstrecken im
Unterwasser 146
Bild 7.2-5: Trubung infolge einer Spulung 147
Bild 7.2-6: Durch das plotzliche Abbrechen von Schollen kann es zu kurzfristig hohen
Trubespitzen kommen 149
Bild 7.2-7: Leitwerke zur Strukturierung des Stauraumes 150
Bild 7.2-8: Deponierung von Kies- und Feinsediment im Uferbereich 151
Bild 7.2-9: Strukturierung des Stauraumes 152
Bild 10.1-1: Vergleich von Biomasse und Individuendichte in der Rosegger Schleife vor und nach
der Spulung im Herbst 1998 177
Bild 10.2-1: Lageplan KW - Rosegg 179
Bild 10.2-2: Dauer und Erosionsvolumen von verschiedenen Stauraumspulungen 180
Bild 10.2-3: Auswirkung Stauraumspulung Herbst 1993: Differenzflachen [m2] vor/nach der
Spulung 180
Bild 10.2-4: Auswirkung Stauraumspulung Herbst 1998: Differenzflachen [m2] vor/nach der
Spulung 181
Bild 10.2-5: Querprofilveranderungen im Stauraum Rosegg 181
Bild 10.3-1: Stauraum der Stufe 14, entleert 1990 185
Bild 10.3-2: Verlauf der wichtigsten Wasserbeschaffenheitsparameter des Stauraumes
der Stufe 13, entleert 1992 186
Bild 10.3-3: Durchgang und Abschwachung einer Schwebstoffwolke, ausgelost durch Entleerung
der Stufe 14 im Jahr 1984 188
Bild 10.3-4: Veranderungen der Wasserbeschaffenheit der Unterliegerstufen nach
Stauraumentleerung (Sauerstoff-/Ammoniumgehalt) 188
Bild 10.4-1: Eintiefung der Flusssohle unterhalb von Talsperren und Wehren 190
Bild 10.4-2: Stand der Sohlenstutzung an der Isar mit Ansatzen fur eine
Geschiebebewirtschaftung (schematische Darstellung) 191
Bild 10.4-3: Langsschnitt der Isar mit mittleren Sohlen 192
Bild 10.4-4a: Querschnitt der Isar Fkm 102,4 192
Bild 10.4-4b: Querschnitt der Isar Fkm 117,6 ; 193
Bild 10.4-5: Geschiebezugabe an der Isar unterhalb des Oberfohringer Wehrs
(schematische Skizze) 194
Bild 10.4-6: Geschiebezugabe Isar Oberfohring, Blick vom FufJgangersteg Fkm 141,6 zum Wehr
Aufnahmen vom 02.05.96 (oben) und 15.05.96 (unten) 194
Bild 10.4-7: Blick vom Oberfohringer Wehr nach unterstrom. Schuttung und Ausbildung von
Kiesbanken Anfangszustand am 02.05.96 (oben), weitgehend erordierte Schuttungen
am 09.08.96 (unten) 195
Bild 10.5-1: Planung von Flusskraftwerken am Unteren Inn 197
Bild 10.5-2: Verlandung des abflusswirksamen Querschnitts 198
Bild 10.5-3: Variable Flusssohle 199
Bild 10.5-4: Wasservogel auf flachen Sandbanken 199
Bild 10.5-5: Lage- und Querschnittsentwicklung zum verlandeten Fluss 200
Bild 10.5-6: Konzeption verschiedener Stauraumeinbauten 201
Bild 10.6-1: Uberblick uber das Einzugsgebiet des Speichers Margaritze mit dem
Uberleitungsstollen zur Kraftwerksgruppe Glockner-Kaprun 203
Bild 10.6-2: Kornungslinie Speicher Margaritze 204
Bild 10.6-3: Ablagerung von Gletscherschliff im Sandersee und im Speicher Margaritze 204
DWA
Dezember 2006
15
Entlandung von Stauraumen
Bild 10.6-4
Biid 10.6-5
Bild 10.6-6
Bild 10.6-7
Bild 10.6-8
Bild 10.7-1
Bild 10.7-2
Bild 10.7-3
Bild 10.7-4
Bild 10.7-5
Bild 10.7-6
Bild 10.7-7
Bild 10.7-8
Bild 10.8-1
Bild 10.8-2
Bild 10.8-3
Bild 10.8-4
Bild 10.10-1
Bild 10.10-2
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Bild 10.10-4
Bild 10.11-1
Bild 10.11-2
Bild 10.11-3
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Bild 10.11-6
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Bild 10.11-8
Bild 10.11-9
Bild 10.11-10
Bild 10.11-11
Bild 10.11-12
Bild 10.12-1:
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Bild 10.12-4:
Bild 10.12-5:
Bild 10.12-6:
Bild 10.12-7:
Bild 10.12-8:
Bild 10.13-1
Bild 10.13-2
Bild 10.13-3
206
Ponton mit Tauchpumpe 206
Schemaskizze Umlagerung im Speicher Margarita ?n7
Schnitt durch die Mollsperre mit der Verlandung im Oktober 99 ^
Lageplan Variante „Nafifeld 2Qg
Sedimentforderung „Naftfeld
Betriebsanlagen des Ruhrverbandes
Luftbild Harkortsee
Tiefenplan Harkortsee
Baggerbereiche und Spulfelder
Luftbild Spulfeld
Landschaftspflegerischer * ~
Einlauf SpOlfeld ™
Schneidkopfsaugbagger
Wirkung einer Stromungsumlenkwand mit Unterwassersohlschwelle
Ansicht der Trocknungsfelder Moorburg-Mitte 220
Luftaufnahme Baggergutbehandlungsanlage METHA 221
Ansicht der im Bau befindlichen Deponie Feldhofe 222
Abgelassene und nahezu vollig verlandete Vorsperre 227
Veriadung und Transport der Sedimente 230
Einlagerung der Sedimente in den Steinbruch 232
Beraumte Vorsperre mit verbleibender, gesicherter Baustrafie 232
Lage des Gruntensees 234
Blick auf den Gruntensee und das sudlich davon geiegene Einzugsgebiet 235
Eckdaten der Talsperre 235
Stauwurzelbereich mit Verlandungen und Campingplatz 236
Bau der Leitbuhne 236
Fertiggestellte Leitbuhne 237
Das Saugbaggerschiff in Aktion 237
Ein Blick auf die Gesamtplanung 238
Entwicklung der Absetzbecken 238
Trubungen am Unterlauf der Wertach 238
Trubungsverlauf im Zu- und Ablauf 239
Trubungsmessprofile im See 240
Morphologischer Kasten der technischen Mafcnahmen zur Beherrschung der
Trubestrbme und ihrer Wirkungen 241
Versuchskonfigurationen fur verschiedene Mafinahmen zur Beherrschung der
Trubestrome 242
Numerische Simulation der Stromung eines Trubestroms uber ein Hindernis
(Versuch B01 - Schwebstoffkonzentrationsfeld) 243
Schematische Darstellung der Wirkung eines Schuttdamms in einem Stausee 243
Schematische Darstellung der Wirkung eines durchlassigen Geotextilvorhanges in
einem Stausee 244
Schematische Darstellung der Wirkung eines Wasserstrahlschleiers in einem Stausee 245
Ablagerungen und Erosionen eines im Grimselstausee simulierten Trubestroms
wahrend des Hochwassers vom Oktober 2000 ohne Hindernisse (Abflussspitze
40 m /s, maximale Sedimentkonzentration 15 g/|)... , 247
Ablagerungen und Erosionen eines im Grimselstausee simulierten Trubestroms
wahrend des Hochwassers vom Oktober 2000 (Abflussspitze 40 mVs, maximale
Sedimentkonzentration 15 g/l). Oben: Hindernis auf 1845 m u. M. (Variante 1)
Untem Zwei Hindernisse auf 1860 m u. M. (Variante 2) 9as
Hafen Emden z o
Langsschnitt durch den Aufienhafen
Definitionen 251
254
16 Dezember2006
DWA
Entlandung von Stauraumen
Bild 10.13-4: Rheologische Messungen unter Erhohung der fluid mud-Konzentration 256
Bild 10.13-5: Streubereich Yield/Dichte Hafen Rotterdam/Hafen Emden 257
Bild 10.13-6: Thixotropie 258
Bild 10.13-7: Beispiel fur eine Fliefikurve eines fluid mud aus dem Emder Hafen 261
Bild 10.13-8: Kriech-und Erholungskurve 262
Bild 10.13-9: Moglichkeiten der in-situ-Behandlung 264
Bild 10.13-10: Walzen und Dichtestromungen wahrend der Flutstromphase im Bereich des Vor- und
AufJenhafens in Emden am 10.06.2002 266
Bild 10.13-11: Walzen und Dichtestromungen wahrend der Ebbestromphase im Bereich des Vor-
und Aufienhafens in Emden am 04.11.2002 266
Bild 10.13-12: Streubereich zwischen Fliefcgrenze und Viskositat 267
Bild 10.13-13: Aufwand und Kosten 269
Verzeichnis der Tabellen
Tab. 2.1-1: Zweckbestimmung von Stauanlagen 22
Tab. 2.2-1: Geschatzter mittlerer jahrlicher Verlust an Stauraumkapazitat in Prozent 30
Tab. 2.2-2: Geschatzte mittlere jdhrliche Verlustrate fur Speicherseen infolge Sedimentation und
durchschnittliche Halbwertszeit 30
Tab. 2.3-1: Probleme durch Verlandung in Stauanlagen 35
Tab. 2.5-1: Nachteilige Auswirkungen bei Stauraumspulungen im Unterwasser 43
Tab. 2.5-2: Evaluation der Auswirkungen verschiedener Prozesse zur Entfernung und
Vermeidung von Stauraumablagerungen 46
Tab. 2.6-1: Korngroftenverteilung nach DIN 4022 47
Tab. 3.1-1: Fernerkundungssysteme - Eigenschaften / Einschrankungen, Endprodukte;
(X= brauchbar; (X)= bedingt brauchbar; Y, (Y)= in naher Zukunft...) 58
Tab. 3.1-2: Datenmodelle zur Gelandemodellierung. 65
Tab. 3.2-1: Methoden zur Schwebstoffmessung 67
Tab. 3.2-2: Auswahl von Parametern zur allgemeinen Sedimentcharakterisierung 74
Tab. 5.2-1: Faktoren fur die Variantenuntersuchung fur Entlandungen von Talsperren 115
Tab. 5.2-2: Besondere Positionen der Entlandung mit Trockenbaggerung 120
Tab. 8.2-1: Grenzwerte fur Schadstoffgesamtgehalte fur Bodenaushubdeponien
(Tabelle 1 zu Anlage 1 zur Deponieverordnung) 164
Tab. 8.2-2: Grenzwerte fur Schadstoffgehalte im Eluat fur Bodenaushubdeponien
(Tabelle 2 zu Anlage 1 zur Deponieverordnung) 165
Tab. 8.4-1: Relevante Flieftgewassertypen 172
Tab. 8.4-2: Beschaffenheit des Entnahmegutes 173
Tab. 10.4-1: Vergleich der Randbedingungen fur eine Geschiebezugabe am Rhein und im
Donaugebiet 193
Tab. 10.6-1: Entlandungsmafinahmen in den Jahren 1960 bis 1963 205
Tab. 10.6-2: Randbedingungen fur den Sedimenttransport Mollstollen 206
DWA
Dezember 2006 17
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| building | Verbundindex |
| bvnumber | BV042199680 |
| ctrlnum | (OCoLC)180060330 (DE-599)DNB982349262 |
| edition | [Stand:] Dezember 2006 |
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