DIN 4048 Teil 1 Wasserbau;Begriffe;Stauanlagen
DIN 19700 Stauanlagen
- Teil 10 Stauanlagen: Gemeinsame Festlegungen
- Teil 11 Talsperren
- Teil 12 Hochwasserrückhaltebecken
- Teil 13 Staustufen
- Teil 1 Berechnungsgrundlagen
- Teil 2 Bauliche Durchbildung und Ausführung
- Teil 3 Elektrische Ausrüstung
Nach DIN 19700 Teil 10 werden unterschieden:
- Talsperren
- Hochwasserrückhaltebecken
- Staustufen
- Pumpspeicherbecken
- Sedimentationsbecken
Stauanlagen sind Absperrbauwerke mit ihren zugehörigen Staubecken oder Speicherbecken.
Absperrbauwerke
Wehre
Wehre sind Absperrbauwerke, die Teil einer Staustufe sind. Wehre dienen meist der Regelung des Abflusses.
Feste Wehre
wasserundurchlässige Wehre
durchlässige Wehre
Gabionenwehr
Durchlässige Wehre werden in der Regel aus Gabionen, steingefüllten Maschendrahtkörben hergestellt. Ihre Höhe ist durch Die Hydraulik begrenzt. Es sind besondere Maßnahmen (Filter) nötig, um ein Unterspülen des Wehres zu verhindern.
bewegliche Wehre
Wehre mit Verschlüssen
Revisionsverschlüsse
Als Revisionsverschlüsse (Notverschlüsse) dienen z. B.:- Dammbalken
- Nadelwehre, hierbei werden die Absperrtafeln eingesetzt.
Heberwehre
Heberwehr mit Heberschlauch
- Heber
- englisch siphon
unechte Wehre
Tiroler Wehr
Kein wirkliches Wehr, da es zu keinem Aufstau kommt. Wasserentnahmen durch Gerinne quer zur Fließrichtung. Ein Gitterrost über dem Entnahmequerschnitt hält das Entnahmegerinne frei von Geröll und sichert so die Betriebssicherheit.
Streichwehr
Als Entlastungsanlage eingesetzt. Wird nicht in Hauptströmungsrichtung überströmt.
Schütze
druckimprägniertes Kiefernholz
Rahmen aus Walzprofilen
Fallen von Hand betätigt
Torsionsstange
drucksteife Ketten
Aufzugskraft Z
Eigengewicht: Holz, Beschläge, Triebstöcke
μr = 0.55 Holz auf Stahl senkrecht zur Faser
geschweißte Stahlkonstruktion
Gleitkufe aus höherwertigem Stahl
Abstandshalter
Schneidendichtung
Ablösung zur Vermeidung von Schwingungen
2 Spurkränze
Kranbahnschienen
Notengummidichtung
Großwehrverschlüsse
Kippsteltze
Viergurtschütze (z. B. räumlicher Fachwerkträger)
Dreigurtschütze Sehr torsionssteif, Nachteil schiefe Anschlüsse
Kastenschütze
Fischbauchplatte mit Segmentlagerung
Notverschluß vorsehen
Segmentdrehlager
Segmentverschluß
Segmentverschluss, englisch radial gate, zu unterscheiden sind:
- Drucksegmente
- Zugsegmente
Arme
einteilige und mehrteilige Segmente (mit Fischbauchklappe)
Knicken bei Druckverschlüssen ein Problem
Das Aufschwimmen der Schütze ist zu verhindern
Keine Nischen, Lagerung auf Konsolen
Schild zur Seitendichtung
eventuell Strahlaufreißer
Die Lastabtragung erfolgt über:
- Stauwand
- Längsträger
- Querträger
- Haupträger
- Arme
- Lager
- Konsole
- Pfeiler
Kleinere Huborgane als bei Schützen.
Verschwenkwinkel bis zu 60°
Walzenwehre
Walzewehre werden heute nur noch selten gebaut.
Walze in Nische
Eventuell unten angeschlossener Schild.
Selten: Senkwalzen (aufgrund von Dichtungsproblemen)
Wälzbahn
Ein einseitiger Antrieb ist aufgrund der Torsionssteifigkeit der Walze möglich.
Gegenhaltekette
Es ist keine Feinregulierung möglich.
Stauklappenwehre
Kreisgekrümmtes Staublech
Bauchblech
Endschott = Endquerträger
meist einseitiger Antrieb
Strahlaufreißer und Belüftungsschächte sind notwendig.
Auf einer Seite eine Nische
Triebstock = Zahnstange
Lagerschuhe
Tosbecken, Bettsicherung
Der Notverschluß ist in der Regel ein Revisionsverschluß mit Dammtafeln.
Torsionsweiche Klappen heute selten.
Der zur Belüftung von Klappen nötige Bruttoquerschnitt beträgt ca. 0.015 * b * z, wobei z die Fallhöhe auf der Strahlunterseite ist.
Sektorwehre
Versenken des Sektorverschlusses in der Sektorgrube
Kreisförmige Stauwand (Lager im Mittelpunkt) Ablaufwand
regulierbarer Umlauf
große Verschlüsse
Wasserdruck reguliert Sektor
Haken verhindert Überschlagen des Sektors
Dichtungen: Seiten- , Brust- und Lagerdichtung
Ein Druckgefälle zwischen Oberwasser, Innenwasser und Unterwasser ist erforderlich.
Eventuell Zwischenboden
Schlauchwehr
Die Schlauwehre wurden in den Niederlanden entwickelt. Es handelt sich um auf der Gerinnesohle verankerte flexible Hohlkörper, die mit Wasser gefüllt werden können und so einen Stau erzeugen. Die Befestigung an den Wehrwangen stellt dabei in der Regel ein Problem dar und läßt auch im ungefüllten Zustand einen Aufstau entstehen, da sich der Schlauch nicht vollständig absenken kann.
Vermischtes
Überfall: Kleiner Energieverlust, Wechselsprung: großer Energieverlust.
Hochwasser muß auch bei einem geschlossenen (versagenden) Verschluß abgeführt werden können (n-1)-Regel.
Bestimmung der konjugierten Höhe.
Staustufen
Staustufen werden auch als Flußsperre bezeichnet, sie sperren nur den Fluß ab und nicht die gesamte Talbreite.
Bestandteile einer Staustufe sind:
- Wehr
- Kraftwerk
- Schleuse
- Stauhaltungsdämme
- Stauhaltung
Talsperren
Die Höhe des Sperrenbauwerkes beträgt bei Talsperren mehr als 5 m und das Stauvolumen ist größer als 100 000 m3. Talsperren sperren damit im Gegensatz zur Staustufe den ganzen Talquerschnitt ab.
Vorrangig werden Talsperren gebaut, um Speicherraum zu schaffen. Mit dem Speicherraum ist eine Regulierung des Abflusses möglich.
Die baulichen Bestandteile einer Talsperre sind:
- Sperrenbauwerk: Staudämme oder Staumauern
- HW-Entlastungsanlage = spillway
- Betriebsauslässe
- Grundablaß
- Krafthaus, Entnahmebauwerke
Staudämme
Man unterscheidet die folgenden Dichtungsarten:
- Dämme mit Aussendichtung (Kerndichtung).
Als Dichtmaterialen werden verwendet:- Asphaltbeton
- Beton
- Kunststofffolie; In seltenen Fällen bei kleineren Maßnahmen
- Dämme mit Innendichtung.
Verwendet werden die folgenden Dichtmaterialien- Ton oder Lehm. Filter und Übergangsschicht sind nach der Filterregel zu bemessen.
- Beton oder Asphaltbeton. Eine Sandschicht gegen 'Aufhängen' beim Setzen der Steinschüttung ist um den Dichtungskörper herum anzuordnen.
- Stahl
- homogene Dämme, Anwendbar bei kleinen Stauhöhen/LI>
Vom Stützkörper her unterteilt man die Dämme in
- Steinschüttdämme
- Erddämme
Die Neigung eines Staudammes beträgt ca. 1:2. Die Dammkrone sollte ca. 10 m breit ausgebildet werden und einen Fahrweg bereitstellen.
Staumauern
Gründungstechnisch sind Staumauern nur auf Fels möglich.
Gewichtsmauer
Gewichtsmauern werden meist als dreieckiger Querschnitt mit Krone ausgebildet. Der Sohlendruck kann durch die Neigung der inneren Wand und/oder eine Dichtung unter der Sohle verringert werden.
Die Herstellung erfolgt in 10 - 20 m breiten Blöcken. Jeder Abschnitt ist für sich standfest. Um die Wasserdichtigkeit zu gewährleisten, werden zwischen den Blöcken Fugenbänder aus Kupfer oder Gummi eingebaut.
Aufgrund der großen Bauteildicken ist die Abbindewärme ein Problem. Um sie gering zu halten, verwendet man Spezialzement, Magerbeton, Zyklopenbeton oder Eis.
Bogenmauer
Fels in der Talflanke und ein möglichst enges Tal sind Voraussetzungen für eine Bogenmauer.
Die Zylindermauer ist die einfachste Form.
Die Gewölbewirkung ist besser bei einer doppelt gekrümmten Bogenmauer.
Zentriwinkel
Kletterschalung
Aufgelöste Mauern
Aufgelöste Mauern, wie z.B. die Pfeilerkopfmauer, versuchen Betonmasse durch das Eigengewicht des aufgestauten Wassers zu ersetzen.
In Deutschland haben sich die Temperaturspannungen als ein großes Problem für diese Bauweise herausgestellt.
Hochwasserentlastungsanlage
Die Hochwasserentlastungsanlage ist für PMF, probable maximum flood, den vermutlich größten Hochwasserabfluß zu bemessen.
Eine Hochwasserentlastungsanlage muß bei Dämmen eine eigene Gründung besitzen, da das aufgeschüttete Material nicht ausreichend tragfähig ist. Deshalb ist es in der Regel sinnvoll, für Staudämme die Anlage in Talflanke auszubilden.
Im Englischen wird die Hochwasserentlastungsanlage als spillway bezeichnet.
Eventuell wird ein Verschluß angeordnet, um den Abfluß zu steuern. Hydraulisch handelt es sich bei der Hochwasserentlastung um einen freien Überfall oder einen Ausfluß aus einer Öffnung.
Ein Turm als Hochwasserentlastungsanlage wird auch als Tulpe, Trompete oder Morning glory bezeichnet.
Weitere Anlagenteile
Da Rauhgerinne im Gegensatz zu Fischtreppen auch Kleinlebewesen die Wanderung stromaufwärts ermöglichen, haben sie einen ökologischen Vorteil. Die Neigung rauher Rampe beträ 1:10-1:20
Sturzwehr μ= 0.56
Die Energieumwandlung erfolgt hauptsächlich im stilling basin (Tosbecken).
Hier stellt sich ein Wechselsprung ein.
Konjugierte Höhen.
Herdmauer mit Kontrollgang
Zementleim-Füller aus Elektrofilteranlagen
Die Erdbebenbelastung in wird als Vielfaches der Erdbeschleunigung g angegeben.
Suffosion: Ausspülen, innere Erosion