Einsatzmöglichkeiten einer übergeordneten Steuerung beim automatisierten Betrieb von Staustufenketten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2022)
Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
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Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
Staustufenmanagement als Teil des Hochwassermanagements - Modellierung des bayerischen Inns
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Bei staugeregelten Flüssen stellt sich insbesondere nach großen Hochwasserereignissen, wie z. B. dem Hochwasser 2013, die zentrale Frage, ob es durch eine intelligente Steuerung möglich ist, die Stauräume für den Hochwasserrückhalt zu nutzen, um den Hochwasserscheitel zu reduzieren. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass für den Inn ein Potenzial zur Scheitelminderung gegeben ist. Sie verdeutlichen jedoch auch, dass hierzu ein gutes Prozessverständnis zur Wechselwirkung zwischen Betrieb der Staustufen und Strömungsverhalten des Flusses sowie umfangreiche Analysen und Sensitivitätsuntersuchungen zu einer Vielzahl von Parametern und Messwerten erforderlich ist. Nur durch Berücksichtigung der genannten Aspekte in einem komplexen Modell ist es möglich, letztendlich praxisrelevante Steuerungsoptionen für den realen Betrieb zu entwickeln.
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Bei staugeregelten Flüssen stellt sich insbesondere nach großen Hochwasserereignissen, wie z. B. dem Hochwasser 2013, die zentrale Frage, ob es durch eine intelligente Steuerung möglich ist, die Stauräume für den Hochwasserrückhalt zu nutzen, um den Hochwasserscheitel zu reduzieren. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass für den Inn ein Potenzial zur Scheitelminderung gegeben ist. Sie verdeutlichen jedoch auch, dass hierzu ein gutes Prozessverständnis zur Wechselwirkung zwischen Betrieb der Staustufen und Strömungsverhalten des Flusses sowie umfangreiche Analysen und Sensitivitätsuntersuchungen zu einer Vielzahl von Parametern und Messwerten erforderlich ist. Nur durch Berücksichtigung der genannten Aspekte in einem komplexen Modell ist es möglich, letztendlich praxisrelevante Steuerungsoptionen für den realen Betrieb zu entwickeln.
Beckenrampen - Dimensionierung und Stabilität bei Hochwasser
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Es wird eine aus Modellversuchen abgeleitete Methode für die Dimensionierung der Steingrößen von Beckenrampen bei Hochwasser vorgestellt. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf Gefälle zwischen 1 % und 4 % sowie einem mittleren Riegelabstand von größer als 3,25 m. Die Dimensionierungsregeln sind auch für hochbelastete Bauwerke mit spezifischen Abflüssen bis zumindest 25 m³/(s ∙ m) geeignet.
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Es wird eine aus Modellversuchen abgeleitete Methode für die Dimensionierung der Steingrößen von Beckenrampen bei Hochwasser vorgestellt. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf Gefälle zwischen 1 % und 4 % sowie einem mittleren Riegelabstand von größer als 3,25 m. Die Dimensionierungsregeln sind auch für hochbelastete Bauwerke mit spezifischen Abflüssen bis zumindest 25 m³/(s ∙ m) geeignet.
Automatisierter Staustufenbetrieb auf Basis lokaler Wasserhaushaltsregelungen
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Der sichere Betrieb von Stauanlagen mit Einhaltung zahlreicher, teils konträrer Anforderungen hinsichtlich Stromerzeugung, Schifffahrt, Hochwasserschutz und ökologischer Aspekte stellt für die Betreiber eine komplexe Aufgabe dar, bei der das Wartenpersonal zunehmend durch automatisierte Wasserhaushaltsregelungen unterstützt wird. Mithilfe einer gekoppelten Simulation von Hydrodynamik und Regelungstechnik können die lokalen Wasserhaushaltsregelungen an zahlreiche Fragestellungen und die speziellen Gegebenheiten jeder einzelnen Stauanlage angepasst werden.
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Der sichere Betrieb von Stauanlagen mit Einhaltung zahlreicher, teils konträrer Anforderungen hinsichtlich Stromerzeugung, Schifffahrt, Hochwasserschutz und ökologischer Aspekte stellt für die Betreiber eine komplexe Aufgabe dar, bei der das Wartenpersonal zunehmend durch automatisierte Wasserhaushaltsregelungen unterstützt wird. Mithilfe einer gekoppelten Simulation von Hydrodynamik und Regelungstechnik können die lokalen Wasserhaushaltsregelungen an zahlreiche Fragestellungen und die speziellen Gegebenheiten jeder einzelnen Stauanlage angepasst werden.
Temperatur als Schlüsselreiz für die Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen
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Im Zuge der Beseitigung von Kontinuumsunterbrechungen an Fließgewässern ist das Thema Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen ein nach wie vor Aktuelles. Neben der Positionierung wird die Funktionalität des Einstieges in unterschiedlichen Leitfäden primär über die Strömung definiert. Zusätzlich zu Strömungsparametern soll in dieser Publikation, welche einen Teil eines mehrstufigen Forschungsprojektes an Fischaufstiegsanlagen an der Drau abbildet, der Einfluss der Wassertemperatur auf die Auffindbarkeit mittels technischer, fischökologischer und statistischer Methoden untersucht werden.
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Im Zuge der Beseitigung von Kontinuumsunterbrechungen an Fließgewässern ist das Thema Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen ein nach wie vor Aktuelles. Neben der Positionierung wird die Funktionalität des Einstieges in unterschiedlichen Leitfäden primär über die Strömung definiert. Zusätzlich zu Strömungsparametern soll in dieser Publikation, welche einen Teil eines mehrstufigen Forschungsprojektes an Fischaufstiegsanlagen an der Drau abbildet, der Einfluss der Wassertemperatur auf die Auffindbarkeit mittels technischer, fischökologischer und statistischer Methoden untersucht werden.
Sedimentmanagement in Stauketten - Ökologische Ziele und Herausforderungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (3/2022)
Wasserkraftanlagen verändern zwangsläufig den Sedimenthaushalt von Flüssen. Negative Auswirkungen auf ihre ökologische Funktionsweise können jedoch durch ein an die natürlichen Gegebenheiten angepasstes Betriebsmanagement sowie durch gezielte Verbesserungsmaßnahmen für Lebensräume, die von der Sedimentqualität und -quantität abhängig sind, verringert werden. Dabei sollte die gesamthafte Betrachtung von Feststoffmanagementkonzepten immer sektorenübergreifend sein und sämtliche Interessensvertreter einbeziehen. Im vorliegenden Beitrag warden die Grundsätze für ein ökologisches Sedimentmanagement in Stauketten diskutiert und Best- Practice-Beispiele vorgestellt.
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Wasserkraftanlagen verändern zwangsläufig den Sedimenthaushalt von Flüssen. Negative Auswirkungen auf ihre ökologische Funktionsweise können jedoch durch ein an die natürlichen Gegebenheiten angepasstes Betriebsmanagement sowie durch gezielte Verbesserungsmaßnahmen für Lebensräume, die von der Sedimentqualität und -quantität abhängig sind, verringert werden. Dabei sollte die gesamthafte Betrachtung von Feststoffmanagementkonzepten immer sektorenübergreifend sein und sämtliche Interessensvertreter einbeziehen. Im vorliegenden Beitrag warden die Grundsätze für ein ökologisches Sedimentmanagement in Stauketten diskutiert und Best- Practice-Beispiele vorgestellt.
Die interaktive Karte des Stauanlagenverzeichnisses für Deutschland 2022
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2022)
Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
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Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
Das ehemalige Revierelektrizitätswerk Freiberg im Drei-Brüder-Schacht
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2022)
Die Nutzung der Wasserkraft im Bergbau hat lange Tradition. Durch das Anlegen von Speichern und Wasserläufen war es auch möglich, die Wasserkraft neben dem Betreiben von Arbeitsmaschinen für die elektrische Energiegewinnung zu nutzen. Am Beispiel des Kavernenkraftwerkes Drei-Brüder- Schacht in Freiberg wird im Artikel beschrieben, wie eine solche Anlage schon vor über 100 Jahren entworfen, gebaut und genutzt wurde. Der Betrieb wurde eingestellt, aber zahlreiche Bemühungen hatten die Wiederinbetriebnahme zum Inhalt. Die derzeitige Anlagensituation wird aufgezeigt und ein Ausblick über die weitere Entwicklung gegeben.
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Die Nutzung der Wasserkraft im Bergbau hat lange Tradition. Durch das Anlegen von Speichern und Wasserläufen war es auch möglich, die Wasserkraft neben dem Betreiben von Arbeitsmaschinen für die elektrische Energiegewinnung zu nutzen. Am Beispiel des Kavernenkraftwerkes Drei-Brüder- Schacht in Freiberg wird im Artikel beschrieben, wie eine solche Anlage schon vor über 100 Jahren entworfen, gebaut und genutzt wurde. Der Betrieb wurde eingestellt, aber zahlreiche Bemühungen hatten die Wiederinbetriebnahme zum Inhalt. Die derzeitige Anlagensituation wird aufgezeigt und ein Ausblick über die weitere Entwicklung gegeben.
Brauchen wir im Zeitalter der Digitalisierung noch Durchflussmessungen?
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2022)
Der Einsatz digitaler Technologie hat auch im Durchflussmesswesen in den letzten Jahren Fortschritte gebracht. Der heutige Stand der numerischen Modellierung, der Messtechnik sowie der Kontrolle der Messdaten wäre ohne Digitalisierung nicht denkbar. Bedenklich ist jedoch, dass der Eindruck erweckt wird, man könne alle hydrologischen Probleme online ohne Durchflussmessungen lösen. Die Praxis jedoch belegt, dass hochwertige Durchflussmessdaten zur Kalibrierung und Verifizierung der digitalen Modelle und Algorithmen unabdingbar sind.
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Der Einsatz digitaler Technologie hat auch im Durchflussmesswesen in den letzten Jahren Fortschritte gebracht. Der heutige Stand der numerischen Modellierung, der Messtechnik sowie der Kontrolle der Messdaten wäre ohne Digitalisierung nicht denkbar. Bedenklich ist jedoch, dass der Eindruck erweckt wird, man könne alle hydrologischen Probleme online ohne Durchflussmessungen lösen. Die Praxis jedoch belegt, dass hochwertige Durchflussmessdaten zur Kalibrierung und Verifizierung der digitalen Modelle und Algorithmen unabdingbar sind.
Nutzungskonkurrenzen um Wasser in Zeiten des Klimawandels und wie sie gesteuert werden können
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2021)
Die Verantwortung für einen sorgsamen Umgang mit Wasser ist vielfältig verteilt. Da die Wasserverfügbarkeit für alle und für jeden Zweck keine Selbstverständlichkeit mehr ist, sind Nutzungskonkurrenzen zu identifizieren, abzugleichen und konstruktiv zu gestalten. Einige Beispiele sich abzeichnender Nutzungskonkurrenzen und ein möglicher Umgang damit werden dargestellt.
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Die Verantwortung für einen sorgsamen Umgang mit Wasser ist vielfältig verteilt. Da die Wasserverfügbarkeit für alle und für jeden Zweck keine Selbstverständlichkeit mehr ist, sind Nutzungskonkurrenzen zu identifizieren, abzugleichen und konstruktiv zu gestalten. Einige Beispiele sich abzeichnender Nutzungskonkurrenzen und ein möglicher Umgang damit werden dargestellt.
