„Wasserbau und Wasserrecht im Wandel der Zeit“ · „Wasserbau – Wasserkraftmaschinen…“ Workshop Freiburg 03.04.2014 gwf-Wasser/Abwasser 2014 Lauf des Rheins 1838 Land und

Ingenieurbüro

ALWIN EPPLERGmbH & Co. KG

„Wasserbau – Wasserkraftmaschinen…“ Workshop Freiburg 03.04.2014

WORKSHOP

„Wasserbau und Wasserrecht

im Wandel der Zeit“

Stadthotel KolpingFreiburg

03. April 2014

Ingenieurbüro



Wasserbau – Wasserkraftmaschinen

früher und heuteWolfgang Strasser - Ingenieurbüro Eppler Dornstetten

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0. Ingenieurphilosophie

1. Grundlagen Wasserbau und Wasserkraftanlagen

2. Geschichte der Wasserkraftnutzung

3. Überblick Wasserkraftmaschinen

4. Beispiele Flussbau und ökologische Durchgängigkeit

5. Fazit

Inhaltsverzeichnis

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Ingenieurphilosophie

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1.000 m³

Trinkwasser

entsprechen:

− 1.000.000 l

− 1.333.333 Mineralwasserflaschen (à 0,75 l)

− 50.000.000 Schnapsgläser (à 0,02 l)

− 62,5 % eines klassischen Schwimmbeckens (50x16x2 m)

− 0,00769 % des Speicherinhalts Stausees Kleine Kinzig (13.000.000 m³)

− 0,000002 % des Inhalts des Bodensees (50 Mrd. m³)

1.000 m³

Trinkwasser

Größenvergleich

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Energiepotenzial

1000 m³ Wasser in 100 m Höhe

- Epot = m * g * H = 1.000.000 kg * 9,81 m/s2 * 100 m = 981.000.000 kgm2/s2 = J

= 981.000 kJ/3600

= 272,5 kWh

- Ekin = ½ * m * v2 => v : für m = 1.000 kg v = 1400 m/s = 5.042 km/h(VW – Käfer)

für m = 40 t v = 222 m/s = 797 km/h

(Kieslaster)

für m = 500 t v = 63 m/s = 227 km/h

(Airbus A380)

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Wasserbau

�� Wasser- und Siedlungswasserwirtschaft

�� Gewässerausbau

�� landwirtschaftlicher Wasserbau

�� Verkehrswasserbau

�� Energiewasserbau

�� Wasserkraftnutzung

�� Wasserkraftmaschinen

Definitionen

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„Handwerkszeuge“

Von der ersten Projektidee bis hin zur Umsetzung in ein Bauwerk muss der planende Ingenieur viele Parameter beurteilen können :

1. Exemplarische fachliche Grundlagen für Projekte im Wasserbau, im Flussbau und im Hochwasserschutz.

2. Vom Plan zur Wirklichkeit – Theorie und Praxis der Entstehung von Projekten �� Projektidee / Vorentwurfsplanung / Entscheidungs-und Genehmigungsprozess / Entwurfsplanung / Ausführung

3. Umfassende Kenntnis der „Handwerkzeuge“ in Planung und Bauausführung

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Hydraulik

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Hydraulik

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Hydraulik Gerinneströmung

Empirische Fließformel Manning-Strickler

v = kst · r 2/3 · I 1/2 [m/s]

� kst Rauigkeitsbeiwert

� r Hydraulischer Radius

� I Energieliniengefälle

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Keller'sche Abflussgleichung

A = αααα x N

A - Abflussαααα - GebietskonstanteN - Niederschlag

Hydrologie

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Leistungsformel

P = η x ρ x g x Q x H

P = Leistung in kW

ρ = Dichte Wasser in kg/m³

g = Gravitationskonstante

Q = Durchfluss in m³/s

H = Nettofallhöhe in m

η = Wirkungsgrad η = η Turbine x η Getriebe x η Generator

Durchfluss und Höhe gehen linear in die Größe der installierten Leistung ein.

Wasserkraft

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Leistungsplan

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Entwicklung der Wasserkraftnutzung

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Darstellung der „Archimedischen Schraube“

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Mittelalter

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Neuzeit

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Neuzeit

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TurbinenEinsatzbereiche

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Sonderbauweisen

Wasserkraftschnecke

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Ausbau des Rheins

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Denken in großem MaßstabDer Wasserbauingenieur Johann Gottfried Tulla begradigte den Oberrheinlauf.Der Fluss schrumpfte um ein Viertel seiner ursprünglichen Länge.

gwf-Wasser/Abwasser 2014

1770 - 1828

Lauf des Rheins 1838

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„Kein Strom oder Fluss, also auch nicht der Rhein, hat mehr als ein Flussbett nötig.“ Unter dieser Maxime legte der Oberingenieur und Offizier im badischen Staatsdienst Johann Gottfried Tulla 1809 den Grundstein für ein Großvorhaben, das über seinen Tod im Jahr 1928 hinausging: Die Begradigung des Oberrheins.

Zahlreiche Überschwemmungen ganzer Dörfer in den Rheinschleifen, vor allem zwischen Karlsruhe und Speyer, aber auch weiter stromaufwärts sorgten verstärkt seit dem letzten Drittel des 18. Jahrhunderts für tiefe Verunsicherung in der badischen Bevölkerung entlang des Oberrheinlaufs.

Nicht selten mussten die Bewohner ihre Dörfer sogar ganz aufgeben, weil sie in den Wassermassen des Flusses untergingen.

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Land und Eigentum vor den Hochwasserfluten zu schützen, das setzte der badische Ingenieur Tulla als eigentliches Ziel seiner 1809 erstmals öffentlich vorgetragenen Idee einer Rheinbegradigung.

Nebeneffekte waren Gewinnung von nutzbarem Ackerboden und Rückgang der Malaria durch Verschwinden der sumpfigen Flussauen sowie ein dauerhafter Grenzverlauf zu Frankreich und der Pfalz, der nicht mehr abhängig war von einem sich ständig verlagernden Flussbett.

Der Rhein zwischen Basel und Worms wurde um fast ein Viertel seiner Länge, von 345 auf 273 Kilometer gekürzt. Dutzende von Durchstrichen waren nötig, über 2.200 Rheininseln wurden beseitigt.

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WKA Spek

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Fazit

Zusammenfassende Thesen :

- Lösungen von wasser- und flussbaulichen Aufgabenstellungen sind sehr komplex.

- Beurteilen und Umsetzen in Planung und Ausführung erfordert eine ganz-heitliche und interdisziplinäre Arbeitsweise.

- Keine der möglichen Lösungen wird alle Parameter und damit die Interessenaller Beteiligten zu 100 % erfüllen.

- Umsetzung von Wasserbauprojekten im Vertrauen auf unseren heutigenSachverstand unter Einbeziehung der Ergebnisse der Altvorderen.

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