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    Beschreibung und

    hydraulische Bemessung einer Sohlengleite

    im Zusammenhang mit dem naturnahen Ausbau eines

    Flusslaufes

    cand.-ing. Daniela Henning

    Studienarbeit

    LuFG Wasserwirtschaft und Wasserbau

  • Inhaltsverzeichnis

    Abbildungsverzeichnis iv

    I Einleitung 1

    1 Einführung in ” Naturnaher Ausbau eines Flusslaufes“ 3

    2 Aufbau der Studienarbeit 7

    II Sohlenbauwerke 9

    3 Einführung 11

    4 Schwellen 13 4.1 Anwendungsbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.2 Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.3 Konstruktive Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    5 Sohlenstufen 19 5.1 Ausführungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    5.1.1 Abstürze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.1.2 Absturztreppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.1.3 Raue Rampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    5.2 Konstruktive Gestaltung von Rauen Rampen . . . . . . . . . . . . . 23 5.2.1 Rampenbauweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.2.2 Rampenbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    6 Anlagen zur Durchgängigkeit von Fließgewässern 31 6.1 Arten der Fischaufstiegsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 6.2 Grundlegende Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 6.3 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    i

  • ii Inhaltsverzeichnis

    III Ausführungen und Planungen 35

    7 Ausführungen entlang der Wupper 37 7.1 Der Wupperverband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 7.2 Die Wupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 7.3 Ausführungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

    7.3.1 Reuschenberger Mühle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 7.3.2 Schaltkotten/Müngsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 7.3.3 Heizkraftwerk Wuppertal-Barmen . . . . . . . . . . . . . . . 45 7.3.4 Oedeschlenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    8 Evaluierung einer ausgeführten Sohlengleite 55 8.1 Der Bestand: Das Sprotte-Wehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 8.2 Die Umgestaltung: Sohlengleite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 8.3 Bewertung der Sohlengleite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    9 Bemessung einer rauen Rampe in der Pockau 61 9.1 Die Pockau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 9.2 Zweck und Notwendigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 9.3 Dimensionierung und Annahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 9.4 Hydraulische Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 9.5 Stabilitätsnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9.6 Konstruktive Gestaltung der Rampe . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

    Literaturverzeichnis 71

    IV Anhang 73

  • Abbildungsverzeichnis

    3.1 Definition Sohlenbauwerke nach DIN 4047-5 . . . . . . . . . . . . . 12

    4.1 Stützschwelle, Quelle: DIN 4047-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2 Grundschwelle, Quelle: DVWK 118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.3 Sohlenschwelle, Quelle: DVWK 118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.4 Mögliche Bauweisen von Holzschwellen, Quelle: DVWK 118 . . . . . 16 4.5 Mögliche Bauweisen von Steinschwellen, Quelle: DVWK 118 . . . . . 17 4.6 Geschlossene Steinschwelle, Quelle: DVWK 118 . . . . . . . . . . . . 17 4.7 Aufgelöste Steinschwelle, Quelle: DVWK 118 . . . . . . . . . . . . . 17

    5.1 Absturz, Quelle: DIN 19661-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.2 Absturztreppe, Quelle: DIN 19661-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.3 Abflusszustände, Quelle: DVWK 118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.4 Sohlenrampe, Quelle: DIN 19661-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.5 Sohlengleite, Quelle: DIN 19661-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.6 Rampenbauweisen: o: Setzsteinbauweise, u: Schüttsteinbauweise, Quel-

    le: DVWK 232/1996 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.7 Skizzenhafte Darstellung einer Schauberger Rampe, Quelle: DVWK

    232/1996 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.8 Grundriss und Längsschnitt einer Riegelrampe, Quelle: LfU-Veröff-

    entlichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.9 Skizzenhafte Darstellung einer Muldenrampe, Quelle: LfU-Veröffent-

    lichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.10 Teilrampen, Quelle: DVWK 232/1996 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    6.1 Gebräuchliche Bauweisen von Fischaufstiegsanlagen, Quelle: DVWK 232/1996 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    7.1 Karte des Wupperverbands, Quelle: Umweltbericht 2003 des Wupper- verbandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    7.2 Übersichtskarte Reuschenberger-Mühle, Quelle: Wupperverband . . . 41 7.3 Grundriss Teilrampe Reuschenberger-Mühle, Quelle: Wupperverband 42

    iii

  • iv Abbildungsverzeichnis

    7.4 Reuschenberger Mühle nach Umbau, Quelle: Wupperverband . . . . . 43 7.5 Übersichtskarte Schaltkotten, Quelle: Wupperverband . . . . . . . . 44 7.6 Teilrampe Schaltkotten nach Umbau, Quelle: Wupperverband . . . . 45 7.7 HKW-Barmen: Rampe während des Umbaus, Quelle: Wupperverband 47 7.8 HKW-Barmen: Rampe nach Umbau, Quelle: Wupperverband . . . . . 48 7.9 Oedeschlenke: Wehr und Obergraben, Quelle: Wupperverband . . . . 49 7.10 Oedeschlenke: Grundriss 1.Planung, Quelle: Wupperverband . . . . . 50 7.11 Oedeschlenke: Längsschnitt durch Rampe, Quelle: Wupperverband . . 51 7.12 Oedeschlenke: Querschnitt 1.Planung, Quelle: Wupperverband . . . . 51 7.13 Oedeschlenke: Querschnitt 2.Planung, Quelle: Wupperverband . . . . 52 7.14 Oedeschlenke: Schleifung des Wehres, Quelle: Wupperverband . . . 52 7.15 Oedeschlenke: fortgeschrittene Schleifung, Quelle: Wupperverband . . 53

    8.1 Das Sprotte-Wehr, Quelle: BCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 8.2 Rampe von UW betrachtet, Quelle: BCE . . . . . . . . . . . . . . . 57 8.3 Beckenstruktur, Quelle: BCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 8.4 Rampe von UW, Böschungsausbildung, Quelle: BCE . . . . . . . . . 60

    9.1 Prinzipskizze für die Berechnung mit Steinschwellen, Quelle: DVWK 232/1996 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    9.2 Abminderungsfaktor σ, Quelle: DVWK 232/1996 . . . . . . . . . . . 64 9.3 AngreifendeKräfte am Einzelstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

  • Teil I

    Einleitung

  • 1 Einführung in

    ” Naturnaher Ausbau eines Flusslaufes“

    Der Eingriff des Menschen in das natürliche Gleichgewicht der Fließgewässer hat eine lange Tradition. Gründe für ein Eingreifen waren die Schifffahrt, die Wasserkraftnutzung, der Hoch- wasserschutz und die Landgewinnung. Der Mensch stellte seine Bedürfnisse an die Nutzung der Gewässer in den Vordergrund; die Ansprüche der Ökologie und vor- allem der Biozönose traten dabei in den Hintergrund. So wurden Flüsse begradigt und verkürzt, Flussquerschnitte in hydraulisch günstige Regelprofile gezwängt und das Flussbett mit Pflasterungen, Betonierungen oder Steinschüttungen versehen. Im Laufe der Zeit wurden die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf den Zustand der Gewässer deutlich. Eintiefungen der Sohle waren die Folge und damit verbun- den die Absenkung des Grundwassers, was wiederum zu Veränderungen der Flora und Fauna führte. Um die Tiefenerosion zu verhindern bzw. das Ausmaß zu ver- ringern, wurden Querbauwerke erforderlich. Mit zunehmender Umweltverschmutzung und wachsendem Umweltbewußtsein der Bevölkerung gab dieser naturferne Gewässerausbau Anlass sich über eine Verbes- serung von Gewässergüte und Gewässerstrukturen Gedanken zu machen. So gewann der Begriff der Renaturierung immer mehr an Gewicht.

    Renaturierung bedeutet eigentlich ” Rückführung von Fließgewässern in ihren ur-

    sprünglichen Zustand“. Um diesen Zustand zu erreichen müsste allerdings die ge- samte Flächennutzung auf den alten Stand gebracht werden. Dies würde sowohl Siedlungen wie auch die Industrie, die Landwirtschaft und das Verkehrswesen be- treffen. Daraus ist ersichtlich, dass solch eine Rückführung nicht möglich oder zumindest begrenzt durchführbar ist. Renaturierung kann also eher als eine Ent- wicklung von Konzepten zu einem möglichst naturnahen Gewässerrückbau ver- standen werden. Ausgebaute, aus ökonomischen Gesichtspunkten regulierte Gewässer sollen unter Einbeziehung von Gewässerbett, Wassergüte undWassermenge in einen annähernd natürlichen Zustand zurückgeführt werden, so dass eine Verbesserung der Lebens-

    3

  • 4 Kapitel 1 EINFÜHRUNG IN ” NATURNAHER AUSBAU EINES FLUSSLAUFES“

    bedingungen für Flora und Fauna eintreten kann.Ein Eingreifen der Menschen kann keinen Idealzustand eines natürlichen Gewässers schaffen. Vielmehr versteht sich die Renaturierung als Anpassung an einen Zustand, der die Entfaltung einer naturtypischen Eigendynamik des Gewässers ermöglicht.

    Wichtige Rückbaumaßnahmen sind[1]:

    • Beseitigung von Verrohrungen, Betongerinnen und anderen naturfremden Materialien aus dem Fließgewässerprofil

    • naturnahe Trassierung des Wasserlaufes

    • gro