Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Sauerstoffgehalt eines Gew\u00e4ssers ist ein zentraler \u00f6kologischer Faktor, der f\u00fcr die Lebensf\u00e4higkeit des aquatischen Systems entscheidend ist. Tal- und Flusssperren ver\u00e4ndern die gesamten \u00f6kologischen Bedingungen eines Gew\u00e4ssers. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist es, die Folgen des Eingriffs mit Hilfe der Turbinenbel\u00fcftung als technische Umweltschutzma\u00dfnahme an vorhandenen Staus zu minimieren und allgemeine Regeln f\u00fcr den Einsatz der Turbinenbel\u00fcftung zur Verbesserung des Sauerstoffgehalts im Unterwasser als Planungs- und Betriebshilfe aus den Versuchen abzuleiten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Untersuchung des Sauerstoffeintragverm\u00f6gens der verschiedenen Anlagen und Turbinentypen werden in situ Messungen an Tal- und Flusssperren durchgef\u00fchrt. Die Messperioden m\u00fcssen dabei immer im Zeitraum der Sauerstoffunters\u00e4ttigungen liegen. Bei Talsperren ist das w\u00e4hrend der Sommerstagnation und bei Fl\u00fcssen in den Zeiten besonderer organischer Belastung, z.B. Sto\u00dfbelastung nach einem Gewitterregen, der Fall.
\nZur Bestimmung des Eintragverm\u00f6gens wird zum einen bei geschlossener Bel\u00fcftungseinrichtung an mehreren den topographischen Bedingungen angepassten Punkten (Gitternetz) im Unter- und Oberwasser der Stauanlage ein Referenzzustand gemessen. Im direkten Anschluss daran wird unter sonst gleichen \u00e4u\u00dferen Bedingungen eine Messreihe mit teilweise oder voll ge\u00f6ffneter Bel\u00fcftungseinrichtung durchgef\u00fchrt. Aus dem Vergleich der beiden Messungen lassen sich der Sauerstoffeintrag be-rechnen und R\u00fcckschl\u00fcsse auf die Ausbreitung der angereicherten Wasserfahne im Unterwasser ziehen. Nach diesem Muster werden die Messungen f\u00fcr verschiedene Durchfl\u00fcsse im Betriebsbereich der Wasserkraftanlagen durchgef\u00fchrt.
\nIn einem weiteren Schritt werden aus den gewonnenen Messdaten Berechnungshinweise entwickelt, die es den Planern und Betreibern von Wasserkraftanlagen erm\u00f6glichen sollen, den Betrieb in bezug auf Stromerzeugung und Sauerstoffanreicherung auf eine wissenschaftlich fundierte Basis zu stellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Folgende Punkte wurden untersucht:
\n\u00b7\tZu welchen Jahreszeiten ist eine Bel\u00fcftung erforderlich?
\n\u00b7\tWelche Eintragsleistungen k\u00f6nnen mit den vorhandenen Bel\u00fcftungseinrichtungen erreicht werden?
\n\u00b7\tWelcher Energieverlust wird dadurch verursacht?
\n\u00b7\tWie weit l\u00e4sst sich die mit Sauerstoff angereicherte Wasserfahne im Unterwasser nachweisen?
\n\u00b7\tSind andere Verfahren, insbesondere der Wehr\u00fcberfall oder die Bel\u00fcftung durch Grundabl\u00e4sse, wirtschaftlicher zu betreiben?\u00b7\tTreten Probleme mit dem Turbinenbetrieb bez\u00fcglich Kavitation oder Laufverhalten auf?
\n\u00b7\tK\u00f6nnen allgemeine Regeln zum Einsatz der Turbinenbel\u00fcftung entwickelt werden?
\nDie Untersuchungen erfolgten zum einen an der Wasserkraftanlage der Twistetalsperre, die \u00fcber eine Turbinenbel\u00fcftung nach Wagner-Voith verf\u00fcgt, zum anderen an der Wasserkraftanlage Hemfurth I der Edertalsperre, die mit einem Bel\u00fcftungssystem zur Stabilisierung der Druckschwankungen im Saugrohr und der Reduzierung der Kavitation an den Laufradschaufeln ausger\u00fcstet ist. Au\u00dferdem wurden um-fangreiche Messungen in der Fulda durchgef\u00fchrt, um die punktuell vorhandenen Daten der Gew\u00e4sserg\u00fctemessstation bei km 93,4 durch Messwerte in einem gr\u00f6\u00dferen Bereich bei verschiedenen Zust\u00e4nden zu erweitern. Die vorgefundene Sauerstoffsituation, die immer oberhalb von 75 % S\u00e4ttigung lag, lie\u00df Messungen zum Sauerstoffeintrag an der Wasserkraftanlage Wahnhausen nicht zu.
\nAls Ergebnis der Untersuchungen l\u00e4sst sich festhalten:
\n\u00b7\tIm Unterwasser von eutrophen, planktonreichen Talsperren, denen das Turbinentriebwasser unterhalb der Sprungschicht entnommen wird, besteht w\u00e4hrend der Sommerstagnation ein permanenter Bel\u00fcftungsbedarf.
\n\u00b7\tIn staugeregelten Flussabschnitten treten kritische Sauerstoffdefizite nur selten oder gar nicht mehr auf. Problematisch sind dagegen die durch Photosyntheseleistung hervorgerufenen hohen Sauerstoff\u00fcbers\u00e4ttigungen und die Schwankungen der Tagesganglinie.
\n\u00b7\tDie Turbinenbel\u00fcftung ist unter entsprechenden Randbedingungen wirtschaftlich einsetzbar.
\n\u00b7\tDer erzielbare Sauerstoffeintrag der untersuchten Anlagen ist nicht in allen F\u00e4llen ausreichend, so dass zus\u00e4tzliche Ma\u00dfnahmen erforderlich sind.
\n\u00b7\tDer eingebrachte Sauerstoff l\u00e4sst sich auf weite Strecken im Unterwasser nachweisen.
\n\u00b7\tEine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Twisteseeanlage zeigt f\u00fcr unterschiedliche Szenarien exemplarisch die Bereiche der wirtschaftlichsten Bel\u00fcftungsvarianten.
\n\u00b7\tAn den untersuchten Anlagen traten keinerlei Betriebsprobleme bei Einsatz der Turbinenbel\u00fcftung auf, es ist eher eine Verbesserung der Laufeigenschaften festzustellen.
\n\u00b7\tAus den Ergebnissen lie\u00df sich ein Entscheidungsbaum zur Bel\u00fcftungsstrategie entwickeln. In diesen sind \u00f6kologisch begr\u00fcndete aber noch nicht gesetzlich festgelegte Qualit\u00e4tsziele als Empfehlung eingearbeitet.
\n\u00b7\tDie Turbinenbel\u00fcftung k\u00f6nnte, wie andere Verfahren zur Sauerstoffanreicherung, auch zum Abbau von sch\u00e4dlichen Sauerstoff\u00fcbers\u00e4ttigungen eingesetzt werden.
\n\u00b7\tBez\u00fcglich der Sauerstoff\u00fcbers\u00e4ttigung in Flie\u00dfgew\u00e4ssern besteht Handlungsbedarf, besonders im Hinblick auf das Projekt Lachs 2000.
\nDurch Probleme mit den Genehmigungsbeh\u00f6rden im ersten Jahr und der f\u00fcr das Vorhaben \u00e4u\u00dferst ungeeigneten Witterungslage im zweiten Jahr konnte das Projekt leider nicht in dem geplanten Umfang durchgef\u00fchrt werden. Die erzielten Ergebnisse sind jedoch ausreichend, so dass fundierte Aussagen getroffen werden konnten. In einigen Punkten besteht weiterhin Forschungsbedarf, insbesondere im Hinblick auf den Abbau von Sauerstoff\u00fcbers\u00e4ttigungen durch geeignete Ma\u00dfnahmen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Der Abschlussbericht wird in der Schriftenreihe des Fachgebiets als Materialienband ver\u00f6ffentlicht. Weiterhin ist eine Publikation in einer einschl\u00e4gigen Fachzeitschrift geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Turbinenbel\u00fcftung kann eine guten Beitrag zur Verbesserung des Sauerstoffhaushalts liefern. Sie ist dabei in weiten Bereichen wirtschaftlicher einsetzbar als andere Verfahren. Bei den untersuchten Anlagen ist die Bel\u00fcftungsleistung jedoch nicht in allen denkbaren F\u00e4llen ausreichend, so dass teilweise zus\u00e4tzliche Ma\u00dfnahmen erforderlich sind. Au\u00dferdem muss der Problematik der Sauerstoff\u00fcbers\u00e4ttigung mehr Beachtung geschenkt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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