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Hydraulischer Modellversuch Odertalsperre

Am Südwestrand des Harzes wurde zwischen 1930 und 1933 bei Bad Lauterberg (Niedersachsen) die Odertalsperre errichtet, die dem Hochwasserschutz, der Energieerzeugung und der Niedrigwasseraufhöhung des Unterlaufes der Oder in Trockenzeiten dient. Die Gesamtanlage besteht neben der 56 m hohen Hauptsperre (Erddamm mit Betonkern) aus einem unterhalb gelegenen Ausgleichsbecken (ca. 200 m x 700 m), das wiederum durch einen 7,5 m hohen Erddamm mit integrierter Wehranlage begrenzt wird. Das Reservoir der Hauptsperre und das Ausgleichsbecken wurden bis Anfang der 1990er Jahre als Pumpspeicherkraftwerk betrieben. Zur sicheren Ableitung extremer Hochwasser existiert am linken Hang der Hauptsperre eine Hochwasserentlastungsanlage (HWE) aus Beton, die nach fast 80 Jahren Schäden aufweist, die einer Sanierung bedürfen. Aus Sicherheitserwägungen soll außerdem die Wehranlage des Ausgleichsbeckens umgebaut werden. Für den Betreiber, die Harzwasserwerke GmbH aus Hildesheim, wurden deshalb von Dezember 2008 bis September 2009 zur Vorbereitung der geplanten Sanierungen hydraulische Modellversuche zur HWE, zur Wehranlage am Abschlussdamm des Ausgleichsbeckens und zum Ausgleichsbecken selbst durchgeführt. Unter Leitung von Prof. Jürgen Stamm erfolgten im Hubert-Engels-Labor des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der TU Dresden durch Dipl.-Ing. Holger Haufe und Dipl.-Ing. Thomas Kopp die Untersuchungen an drei Teilmodellen, zwei davon physikalisch im Maßstab M 1:25 für die HWE und M 1:20 für die Wehranlage. Bei dem dritten Teilmodell handelte es sich um ein tiefengemitteltes 2D-hydronumerisches Modell zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse im Ausgleichsbecken. Am Teilmodell der HWE wurde im Rahmen mehrerer Versuchsreihen die hydraulische Leistungsfähigkeit und Funktionstüchtigkeit für verschiedene Zustände (vor, während und nach der Sanierung) überprüft und nachgewiesen. Durch Maßstabseffekte bedingte hydraulische Unterschiede zwischen Natur und Modell (Wasser-Luft-Gemischabfluss), die im 'verkleinerten' Modell nicht auftraten, wurden analytische Berechnungen durchgeführt, mit denen nachgewiesen werden konnte, dass die Seitenwände der HWE auch beim vermutlich größten Hochwasser (PMF) nicht überströmt werden. Die Harzwasserwerke GmbH wird voraussichtlich 2010/11 auf Grundlage der Versuchsergebnisse mit den Sanierungsarbeiten beginnen. Die am IWD untersuchten und hydraulisch optimierten Einzelmaßnahmen werden dann zu einer effizienten Bauausführung beitragen und anschließend die Hochwassersicherheit der Odertalsperre für die nächsten Generationen gewährleisten. (Text gekürzt)

Auswirkung und Zusammenhaenge zwischen Tektonik und Hydrogeologie bei den Wasserverhaeltnissen im Bereich des suedlichen Muemling (Odenwald)

Entwicklung eines Guetekonzepts zur Beurteilung von Modellansaetzen in der Hydromechanik und Wasserwirtschaft

Nach wie vor koennen viele hydraulische Probleme nur ungenau geloest werden. Am Beispiel des Feststofftransports in Fliessgewaessern wird gezeigt, dass die zahlreichen an diesem Prozess beteiligten Einflussgroessen nur mehr oder weniger genau definiert werden koenen. Eigentlich muessten diese Werte durch Mehrfachmessungen statistisch erfasst und durch die entsprechende Verteilung wiedergegeben werden. Diese Einzeleinfluesse ungenauer Parameter koennen in einem Software-Tool, welches urspruenglich aus dem Bereich des konstruktiven Ingenieurbaus kommt, auf ihre gleichzeitigen Auswirkungen auf das gesuchte Endergebnis berechnet werden. Das Resultat wird als Erwartungswert mit seiner Standardabweichung erhalten. Damit koennen diejenigen Einflussgroessen, welche das Ergebnis signifikant beeinflussen und deshalb auch besonders sorgsam gemessen werden, identifiziert werden. Naechstes Ziel ist die sehr aufwendige Erweiterung dieses Konzeptes fuer instationaere Prozesse durch loesende entsprechende Differentialgleichung. Dies ist z.B. fuer Langzeitsimulationen von Erosionen oder Auflandung in Fliessgewaessern erforderlich.

3-D-numerische Simulation der geplanten epilimnischen Wasserentnahme an der Talsperre Bautzen

In den letzten Jahren kam es in den Sommermonaten zu einer erhöhten Entwicklung von Blaualgen im Stausee der Talsperre Bautzen. Zur Verbesserung der Wasserqualität der Talsperre Bautzen ist eine gezielte Wasserentnahme aus unterschiedlichen Entnahmehorizonten geplant. Für die gezielte Entnahme aus dem jeweiligen Horizont ist ein Leitschacht auf der Einlaufkammer vorgesehen. Alle seitlichen Öffnungen werden mit Stahlplatten abgedeckt, außer dem unteren vorderen Feld, es wird durch eine steuerbare Verschlussklappe verschlossen. Die Öffnung lässt sich somit wahlweise öffnen oder schließen und ermöglicht so die wechselnde Entnahme aus Hypolimnion und Epilimnion. Ziel der Untersuchungen ist der Nachweis der Funktionsweise der Wasserentnahmen bei geöffneter Klappe.

Experimentelle und theoretische Untersuchung der Beanspruchung von Binnenschiffen durch Querstroemungen in Fluessen und Kanaelen

Experimentelle und theoretische Ermittlung der Kraefte und Momente im Bereich von Entnahme- und Rueckgabebauwerken an Wasserstrassen, die infolge Querstroemungen auf Schiffe wirken.

Entwicklung von Schlauchverschluessen zur Regelung und Stauhaltung in Abwaesserkanaelen

Untersuchung der Hoehenveraenderung der Flusssohle schiffbarer Gewaesser

Langfristige und grossraeumige Ermittlung der Hoehenveraenderung der schiffbaren Gewaesser durch Erosion und Sedimentation im Zusammenhang mit den Ermittlungen des Feststofftransportes (Geschiebe- und Schwebstofftransport), den Baumassnahmen, den Bagger- und Verklappungsmassen usw.

Die Berechnung des Ablaufs von Hochwasserwellen in natuerlichen Gerinnen

Mathematische Modelle fuer die Simulation bodennaher Luftbewegungen

Die Berechnung sog. Flurwinde, die bei an sich windstillen Wetterlagen als Folge unterschiedlich rascher abendlicher Abkuehlungsvorgaenge entstehen, spielt im Zusammenhang mit der Lufterneuerung im innerstaedtischen Bereich eine bedeutende Rolle. Im Sinne hydraulischer Fragestellungen ist dieses Flurwindproblem den Dichtestroemungen zuzuordnen, allerdings mit der Besonderheit eines longitudinalen Dichtegradienten. Ausgehend von den Erhaltungssaetzen der Hydromechanik fuer Masse, Impuls und Energie, letztere unter Einschluss des Waermetransports, koennen bei Auffassung des Flurwindproblems als schichtenartigem Dichtestrom sog. tiefengemittelte Differentialgleichungen gewonnen werden, mit deren Hilfe die zeitliche und raeumliche Entwicklung des Flurwinds angegeben werden kann. Der diesbezuegliche EDV-Aufwand ist allerdings nicht unbetraechtlich. Kommt es jedoch nur darauf an, Kriterien zu gewinnen, die es erlauben, eine groessere bauliche Veraenderung im Umfeld einer Stadt daraufhin zu ueberpruefen, ob sie sich moeglicherweise nachteilig auf die Beseitigung innerstaedtischer Waermeinseln wegen Behinderung der Kaltluftzufuhr auswirkt, so genuegt schon eine Vereinfachung des Gleichungssystems zu einer stationaeren eindimensionalen Gleichungsgruppe, um die Reichweite einer von Flurwinden herruehrenden Frischluftzufuhr vergleichend angeben zu koennen.

Begrenzung des ÜG Elbe vom 01.10.2018, geändert 21.01.2019

Begrenzung des ÜG Elbe vom 01.10.2018, geändert 21.01.2019 Überschwemmungsgebiet der Elbe in Dresden für ein 100-jährliches Ereignis (HQ100, 4370 m³/s): Das bisherige festgesetzte ÜG der Elbe für ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist (HQ100), galt seit dem Oktober 2004. Es wurde seither zweimal geändert, zunächst im Januar 2012 und später im Juni 2016 nach der Fertigstellung der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen in den Stadtteilen Innenstadt/Friedrichstadt bzw. Pieschen/Mickten/Kaditz, jeweils begrenzt auf die geschützten Gebiete. Die Ausgrenzung des festgesetzten ÜG der Elbe wurde nunmehr anhand aktualisierter Modellgrundlagen stadtweit überprüft und an neue Erkenntnisse angepasst. Die Landeshauptstadt Dresden ist dazu gemäß § 76 Absatz 2 Satz 3 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) verpflichtet. Für die fachliche Ermittlung des ÜG wurde ein an der TU Dresden, Institut für Wasserbau und Tech-nische Hydromechanik entwickeltes zweidimensionales hydrodynamisch-numerisches Simulations-modell genutzt, das nach dem Elbehochwasser vom Juni 2013 auf Veranlassung des Freistaates Sachsen an der TH Nürnberg umfassend aktualisiert wurde (2D-HN-Modell Elbe). Nach einer weiteren Modellaktualisierung, welche im Jahr 2017 im Auftrag der Landeshauptstadt Dresden wiederum an der TH Nürnberg durchgeführt wurde, wurden die modellierten Überflutungsflächen u. a. für ein HQ100 ermittelt. Der Erstellung der neuen Karten des ÜG Elbe liegt wiederum ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist zugrunde, Abflussmenge 4370 m³/s am Pegel Dresden-Augustusbrücke. Dazu wurden die für HQ100 berechneten Überflutungsflächen homogenisiert und plausibilisiert. Berechnete Insellagen < 500 m² wurden ins ÜG Elbe integriert, und berechnete Insellagen größer 500 m² sind als Insellagen außerhalb des festgesetzten ÜG verblieben. Bei der Festlegung des ÜG nicht berücksichtigt wurden, wie bei den vorhergehenden ÜG auch, die Wechselwirkungen der Elbe mit anderen, ggf. ebenso Hochwasser führenden Fließgewässern, dem Grundwasser und der Kanalisation sowie temporären Verbauen, z. B. Sandsackwällen oder anderen ergriffenen Schutzmaßnahmen zur Hochwasserabwehr. Herausgenommen aus dem ÜG sind die Flächen, die von öffentlichen Hochwasserschutzanlagen, die für ein HQ100 bemessen und errichtet wurden, geschützt werden. Dies betrifft geschützte Flächen in der Dresdner Innenstadt und der Friedrichstadt, in den Stadtteilen Pieschen, Trachau, Trachenberge, Mickten und Kaditz sowie in den Bereichen Stetzsch, Gohlis und Cossebaude. Das neu gefasste Überschwemmungsgebiet der Elbe für ein HQ100 wurde gemäß § 72 Abs. 2 Nr. 2 SächsWG in Karten dargestellt. Mit der öffentlichen Auslegung der neuen Karten im Zeitraum vom 1. Oktober 2018 bis 15. Oktober 2018 gemäß § 72 Abs. 3 SächsWG erlangte das neue ÜG Gültigkeit als festgesetztes ÜG Elbe. Gleichzeitig trat das bisherige ÜG Elbe vom Oktober 2004 mit seinen Änderungen außer Kraft. Die Änderung vom 21.01.2019 betrifft ausschließlich ein Gebiet im Bereich der Enderstraße. Eine Überprüfung des festgesetzten Überschwemmungsgebietes ergab, dass es fachlich und wasserrechtlich gerechtfertigt ist, eine als überschwemmt berechnete Fläche westlich der Enderstraße nicht als Überschwemmungsgebiet festzusetzen. Daher wurde diese Fläche aus dem ÜG herausgenommen und dem überschwemmungsgefährdeten Gebiet zugeschlagen. Das ÜG endet dort aus östlicher Richtung kommend an der Enderstraße.

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