Forschunsprojekte im Bereich Konstruktiver Wasserbau
- [Hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung der Kanalreinigung mit Hilfe von Niederdruckspülverfahren]
- [Hydraulischer Modellversuch Sösetalvorsperre]
- [Ermittlung der Sogkräfte am Einlaufschütz des PSW Wendefurth]
- [Durchführung hydraulischer Modellversuch für das HRB Neuwürschnitz]
- [Qualitative sowie quantitative Ermittlung und Beschreibung der strömungsbedingten Einwirkung beim Prozess der Hydroabrasion]
- [Modellversuch Hochwasserrückhaltebecken Bärenstein]
- [Hydraulische Modelluntersuchungen zur
Einlaufströmung am Iller Flusskraftwerk
Fluhmühle]
- [Untersuchung der Leistungsfähigkeit der
Hochwasserentlastungsanlage und der auftretenden
dynamischen Kräfte an der Dhrontalsperre]
- [Hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung
der Kanalreinigung mit Hilfe von
Niederdruckspülverfahren]
- [Application of Swarm Intelligence Optimisation to
Multipurpose Multi reservoir system in the Eastern Nile
River Basin]
- [Hydroabrasion bei strömungsbeanspruchten
Wasserbauwerken aus Beton – Untersuchungen zum
zeitabhängigen Verlauf und zu gefügemorphologischen
Veränderungen]
- [Hydraulische Modelluntersuchungen zur Wasserentnahme für das Kühlwasserpumpwerk Malzenice]
- [Modellversuch Hochwasserentlastungsanlage Hochwasserrückhaltebecken Kirchberger Dorfbach]
- [Dreidimensional numerische Simulation der Einleitungsprozesse in den Süßen See]
- [Hydraulische Berechnungen und Kennliniendarstellung für Hochwasserentlastungsanlagen der Revierwasserlaufanstalt]
- [Hydraulischer Modellversuch Odertalsperre]
- [Chemikalieneinmischung Wasserwerk Wienrode - numerische und physikalische Modelluntersuchungen]
- [Versuche zum nichtkonvektiven Stoffaustrag in den Wasserkörper infolge Wellenbelastung]
- [Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie (Fortsetzungsprojekt)]
- [Hochwasserpumpwerk Dresden Johannstadt - Numerische und physikalische Modelluntersuchungen
- [Untersuchung einer seitlichen Wasserentnahme aus einem Abwasserschacht zur Wärmerückgewinnung
- [Hydraulische Modellversuche für die Hochwasserentlastung der Weißen Elster und die Überleitung in den Zwenkauer See am Standort Zitzschen]
- [Druckstöße in eingeerdeten Rohrleitungen aus Polyethylen]
- [Hydraulische Modellversuche Hochwasserrückhaltebecken Rennersdorf]
- [Hydraulische Modellversuche für die Hochwasserentlastungsanlage der Sösetalsperre]
- [Analyse der Deichbrüche an Elbe und Mulde während des Hochwassers 2002 im Bereich Sachsen]
- [Hydraulische Modellversuche zur Rillenerosion kohäsiver Böden]
- [Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie]
- [Bewirtschaftungsmaßnahmen zum Erhalt der Schutzfunktion der Deichanlagen in Sachsen - wasserbaulicher Teil]
- [Funktionstüchtigkeit von Aufstiegshilfen für Fische und wirbellose Organismen]
- [Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia]
- [Erhöhung der Abrasionsfestigkeit von dünnen Mörtelschichten durch textile Strukturen]
- [Hydraulische Modellversuche zu transienten ober- und unterirdischen Strömungsvorgängen bei Oberflächenbewässerungen]
- [Forschungsvorhaben zur Verbesserung der Überwachungsstrategien von Transportleitungen durch Einbeziehung instationärer Betriebszustände]
- [Small Hydropower Systems Design for Rural Electrification]
- [Investigation of Water Resources Aimed at Multi-Objective Water Resources Development With Respect to Limited Data Situation: The Case of Abaya-Chamo Lakes]
- [Untersuchung zur Sicherung des Hochwasserschutzes im Raum Magdeburg]
- [Entwicklung von Bemessungsverfahren für überströmbare Staudämme und Hochwasserrückhaltebecken]
- [Analyse der Sedimente und des Sedimenttransportes als Grundlage zur Verbesserung der Abfluß- und Sedimentsituation sowie zur Optimierung des neuen Steuerkonzeptes]
- [Unterstützung des Arba Minch Water Technology Institute (AWTI / Äthiopien)]
Hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung der Kanalreinigung mit Hilfe von Niederdruckspülverfahren
Durchführung eines Versuches am physikalischen Modell
Mobilisiertes und transportiertes Sedimentvolumen nach einen Versuchsdurchlauf im physikalischen Modell
Durch Messung erfasste Oberflächenlage des Sedimentes
Durch die Zusammenarbeit mit der Firma HST-WKS und Dank der Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) wird das, im Rahmen des REGKLAM Projektes begonnene Projekt des „Dresdner Stauwagens“ zur Reinigung der Abwasserkanäle weiter geführt. Hierzu erfolgen hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung und zur Ermittlung des Sedimenttransportvermögens in Abflusskanälen mit Hilfe von Niederdruckspülverfahren, sowie im weiteren Verlauf der großtechnische Test des Systems.
Als Auftraggeber tritt die Firma HST-WKS auf. Das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft (ISI) der Technischen Universität Dresden übernehmen als Auftragnehmer und als Teilfinanzierer die wissenschaftliche Begutachtung. Die Stadtentwässerung Dresden ist als Kooperationspartner am Projekt beteiligt. Die DBU fördert die beteiligten Partner durch finanzielle Unterstützung.
| Zeitraum: | Februar 2012 bis März 2013 |
| Finanzierung: | HST-WKS, TU Dresden, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, TU Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik, Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef
Aigner Dr. Jens Tränckner (ISI) |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Paolo Dapoz |
Hydraulischer Modellversuch Sösetalvorsperre
Modell im Betrieb: Blickrichtung stromaufwärts auf Schussrinne, Wehr und Oberbehälter
Numerisches Modell: Blickrichtung stromaufwärts auf Schussrinne, Wehr und Oberbehälter
Der Talsperrenkomplex der Sösetalsperre liegt am Südrand des Harzes und dient dem Hochwasserschutz, der Energieerzeugung, der Trinkwasserversorgung und der Niedrigwasseraufhöhung des Unterlaufs.
Die Vorsperre besteht aus einem 20 m hohen Erddamm mit Lehmkern und wasserseitiger Betonplattendichtung und weist eine Länge von 200 m auf. Das derzeitige Volumen beträgt 620.000 m³ bei einem Wasserstand von NN +332,80 m. Die Wehranlage aus Beton/Stahlbeton wurde bereits mehrfach umgebaut, unter anderem nach Kriegsschäden in den Jahren 1946/47 und während Betonsanierungsarbeiten an der Wasserseite im Jahr 1997.
Die Harzwasserwerke GmbH planen den Umbau der Wehranlage der Söesetalvorsperre und haben dafür Modellversuche an die TU Dresden vergeben. Ziel ist die Untersuchung mehrere Überfälle mit verlängerter Überfallbreite, die Untersuchung des Abführvermögens nach dem Wehr zur Vermeidung von Rückstaueffekten, die Untersuchung des Überganges in die Hauptsperre bei schwankenden Wasserständen und die Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit der Wehranlage. Außerdem werden Aussagen zur Ansammlung von Geschwemmsel und für einen günstigen Entnahmepunkt erwartet.
Der hydraulische Modellversuch bildet im Maßstab 1:20 das Wehr, einen Teil des Staubeckens, den Übergang in die Hauptsperre und einen kleinen Teil der Hauptsperre, zur Einstellung des Wasserspiegels in der Hauptsperre, ab. Parallel dazu erfolgten Untersuchungen der Überfallkonstruktion in einer schmalen Glasrinne sowie numerische Berechnungen.
| Zeitraum: | September 2011 bis April 2012 |
| Auftraggeber: | Harzwasserwerke GmbH Hildesheim |
| Entwurfsverfasser: | IMS Ingenieurgesellschaft mbH Hamburg |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Sophia Stoebenau Dipl.-Ing. Paolo Dapoz |
Ermittlung der Sogkräfte am Einlaufschütz de Pumpspeicherwerks Wendefurth
Oberbecken des Pumpspeicherwerks Wendefurth
Numerisches Modell des Einlaufbauwerks
Das Pumpspeicherkraftwerk Wendefurth ist das einzige Pumpspeicherkraftwerk in Sachsen-Anhalt. Es liegt in der unmittelbaren Nähe der Bundesstraße 81 zwischen Blankenburg und Hasselfelde am Abzweig in Richtung Rübeland. Es wurde in den Jahren 1967/1968 am Flusslauf der Bode im Ostharz fertiggestellt. Als Speicher dient ein künstliches Oberbecken ohne natürlichen Zufluss. Unterbecken des Kraftwerkes ist die Talsperre Wendefurth, die zum Talsperrensystem der Bode gehört. Oberirdisch verlegte Triebwasserleitungen führen das Wasser den zwei Turbinen zu, die zusammen 80 Megawatt Nennleistung haben.
Die Firma Stahlwasserbau Beeskow beschäftigt sich im Auftrag der Firma Vattenfall mit der Konstruktion und der Planung der Einlaufschütze für das Pumpspeicherwerk, die als Revisions- und Notverschluss dienen sollen. Im Pumpspeicherkraftwerk Wendefurth sind diese Einlaufschütze als Rollschütz mit hydraulischem Antrieb ausgebildet; sie haben ein Gewicht von gut 11 t. Die Schützöffnung ist 3400 mm breit und 4000 mm hoch. Die Schütztafel besitzt insgesamt 16 Laufrollen mit einem Durchmesser von jeweils 500 mm. Die Dichtung liegt oberwasserseitig und ist rundherum als Notenprofil ausgebildet. Der Arbeitshub beträgt 4100 mm. Die maximale Zylinderkraft beträgt 420 kN: Die Schließzeit kann zwischen 15 und 120 s eingestellt werden.
Das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik wurde mit der Ermittlung der Kräfte infolge hydrodynamischer Belastungen beim Hub- und Senkvorgang der Schütztafel beauftragt. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden diese Berechnungen durchgeführt.
| Zeitraum: | Juni 2011 bis November 2011 |
| Auftraggeber: | Stahlwasserbau Beeskow Vattenfall Europe AG |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias Dipl.-Ing. Bashar Ismael |
Durchführung hydraulischer Modellversuch für das HRB Neuwürschnitz
Lageplan mit Modellierungsbereich (© Hydroprojekt Ingenieurgesellschaft mbH)
Modell, Blickrichtung stromabwärts mit Oberwasserbehälter, Stauwand, Tosmulde und Pegelgerinne
Modell, Blickrichtung stromaufwärts mit Tosmulde, Betriebsauslässen und Hochwasserentlastung
Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes des Freistaates Sachsen beabsichtigt der Betrieb Freiberger Mulde/Zschopau der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen den Bau eines gesteuerten Hochwasserrückhaltebeckens, welches als ökologisch durchgängiges Trockenbecken ausgebildet werden soll. Der Beckenstandort befindet sich im oberen Einzugsgebiet der Würschnitz am Beuthenbach, zwischen den Ortslagen Beutha und Neuwürschnitz, südlich der Bundesautobahn A72.
Der geplante Gesamtstauraum umfasst knapp 1 Mio. m³. Für das Absperrbauwerk ist ein Steinschüttdamm mit Asphaltbetonkerndichtung mit einer Kronenlänge von ca. 500 m und einer Höhe von 14 m über dem Gelände vorgesehen. Zur Durchleitung des Beuthenbachs wird ein Trapezgerinne vom Durchlass bis zur Energieumwandlungsanlage angeordnet. Die Hochwasserentlastungsanlage (HWE), welche als rundkroniger Überfall ausgebildet wird, und die beiden Betriebsauslässe werden in einem Massivbauwerk aus Stahlbeton vereint (Ökoschlucht). Um den besonderen Randbedingungen gerecht zu werden, welche sich durch die Forderung der ökologischen Durchgängigkeit ergeben, wurde für die Energieumwandlungsanlage die Sonderkonstruktion einer Tosmulde gewählt.
Der hydraulische Modellversuch bildet im Maßstab 1:15 das Durchlassbauwerk, die Tosmulde, das Gerinne des Abgabepegels und den Unterwasserbereich nach. Durch Wasserstands- und Fließgeschwindigkeitsmessungen soll die Energieumwandlung geprüft und gegebenenfalls optimiert werden.
| Zeitraum: | Oktober 2010 bis April 2011 |
| Auftraggeber: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen,
Betrieb Freiberger Mulde/Zschopau |
| Entwurfsverfasser: | Hydroprojekt Ingenieurgesellschaft mbH |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Sophia Stoebenau Dipl.-Ing. Holger Haufe |
Qualitative sowie quantitative Ermittlung und Beschreibung der strömungsbedingten Einwirkung beim Prozess der Hydroabrasion
Prinzip der Beanspruchung und der Einwirkgrößen
Versuchsplatte nach Hydroabrasionsbelastung
Damit die Betonkonstruktion von Wasserbauwerken dauerhaft ist, muss diese widerstandsfähig gegenüber diversen Umgebungsbedingungen sein. Darunter versteht man solche Einwirkungen chemischer, physikalischer bzw. mechanischer Art, die in der statischen Bemessung nicht weiter berücksichtigt aber in definierten Expositionsklassen erfasst werden. Hydroabrasion stellt hierbei eine mechanische Beanspruchungsform (Exposition) des Betons dar, die an zahlreichen Betonkonstruktionen im Wasserbau auftreten kann.
Der jetzige Stand der Technik gemäß der aktuellen nationalen Regelwerke DIN 1045-2 bzw. ZTV-W LB 215 beschränkt sich lediglich auf eine Einteilung der Expositionsklassen XM 1 bis XM 3. Dies kann aus Sicht der Forschung nur als unzureichend beurteilt werden, da sowohl die auftretenden Fließgeschwindigkeiten als auch die möglichen Feststoffgehalte nur verbal und mit qualitativem Charakter beschrieben werden. Insbesondere aus der Perspektive eines Planers oder Praktikers erscheint dies als äußerst unbefriedigend, da aufgrund mangelnder quantitativer Bewertungsgrößen nur schwerlich eine Einordnung des jeweiligen Bauwerks möglich ist. Aus diesem Grund wird daher häufig auch zur sicheren Seite hin eine Expositionsklasse XM 3 gewählt, was jedoch bauökonomisch oft als nicht optimal eingeschätzt werden kann.
In enger Kooperation mit der Bundesanstalt für Wasserbau, Abteilung Bautechnik (www.baw.de/de/bautechnik), soll daher die qualitative sowie quantitative Ermittlung und Darstellung der strömungsbedingten Einwirkungen beim Prozess der Hydroabrasion bei Wasserbauwerken untersucht werden.
Ziel des Forschungsprojektes ist es, eine Beschreibung der Beanspruchung aus Hydroabrasion für unterschiedliche Zustände vorzunehmen, um eine Einteilung von Bauteilbereichen mit unterschiedlicher Intensität der Einwirkung in Analogie zur Systematik der Expositionsklassensystematik gemäß den Regelwerken vornehmen zu können.
| Zeitraum: | Januar 2011 bis Dezember 2012 |
| Kooperationspartner: | Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe (BAW) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm Dipl.-Ing. Frank Spörel (BAW) |
| Ansprechpartner: | Dr.-Ing. Ulf Helbig |
Modellversuch Hochwasserrückhaltebecken Bärenstein
Lageplan HRB mit Gewässerdurchlassbauwerk und HWE (© Björnsen Beratende Ingenieure GmbH
Schnitt durch Gegenstromtoskammer im Gewässerdurchlassbauwerk (© Björnsen Beratende Ingenieure GmbH)
Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes Nr. 5 (Verbesserung des Hochwasserschutzniveaus im Müglitztal) beabsichtigt der Betrieb Oberes Elbtal der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen die Errichtung eines ökologisch durchgängigen Hochwasserrückhaltebeckens (HRB). Im Osterzgebirge, ungefähr 5,0 km südlich der Ortslage Glashütte, wird dazu ein begrünter Steinschüttdamm mit Asphaltkerndichtung geplant, welcher die Biela im Hochwasserfall noch oberhalb der Mündung in die Müglitz stauen soll.
Im Modellversuch sollen zwei Anlagenteile auf ihre
hydraulische Leistungs- und Funktionsfähigkeit getestet
werden, der Gewässerdurchlass sowie die
Hochwasserentlastungsanlage (HWE).
Zur Durchleitung der Biela dient ein (b x h) 4,0 x 4,5 m,
mit natürlichem Sohlsubstrat versehener Durchlass, der im
Hochwasserfall verschlossen werden kann. Während eines
Hochwasserereignisses wird stattdessen das Wasser über eine
Bypassleitung mit integrierter Gegenstromtoskammer in
Dammmitte abgeführt und über ein Wehr wieder in den
Gewässerdurchlass eingeleitet. Der Abfluss der
Bypassleitung wird über zwei parallel angeordnete
Betriebsschützen geregelt. Im Modellversuch (Teilmodell 1)
wird die im Damminneren angeordnete Gegenstromtoskammer im
Maßstab 1:12 nachgebildet, untersucht und optimiert.
Das Teilmodell 2 ist eine im Maßstab 1:20 verkleinerte
Nachbildung der geplanten HWE, einer einseitig angeströmten
Hangseitenentlastung, bestehend aus dem Einlaufbauwerk, der
Sammel-, Übergangs- und Schussrinne, dem räumlichen
Tosbecken sowie dem Unterwasserbereich.
| Zeitraum: | ab November 2010 |
| Finanzierung: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen
Betrieb Oberes Elbtal |
| Entwurfsverfasser: | Björnsen Beratende Ingenieure Erfurt GmbH |
| Projektsteuerung: | ARCADIS Deutschland GmbH |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm |
| Laborleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Sarah-Chr. Mietz Dipl.-Ing. Holger Haufe Dipl.-Ing. Torsten Heyer |
Hydraulische Modelluntersuchungen zur Einlaufströmung am Iller Flusskraftwerk Fluhmühle
Blick auf das von Verlandung betroffene Ufer
Einlaufwirbel am Kraftwerk
Modellaufbau
Modellaufbau
Im Rahmen des EU-Marie-Curie-Projektes IFLOW (Intake Flow Simulation and Optimization for Hydropower) wurde eine Forschungskooperation mit BEW (Baerische Elektrizitätswerke GmbH) für eine Fallstudie abgeschlossen. An dem überströmbaren Flusskraftwerk werden starke Einlaufwirbel beobachtet, die sich unter anderem durch die Rechenstabbrüche auswirken. Die Einlaufströmung an dem Iller Kraftwerk Fluhmühle soll 3D- numerisch sowie physikalisch untersucht werden und nach der Möglichkeit die notwendigen Optimierungsmaßnahmen sollen getroffen werden.
Download: Poster IFlow Fluhmühle
| Zeitraum: | September 2010 bis Mai 2011 |
| Finanzierung: | EU-Marie-Curie Projekt IFLOW (http://tu-dresden.de/bau/iflow) BEW, Augsburg (www.bew-augsburg.de) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dr. Petr Lichtneger |
Untersuchung der Leistungsfähigkeit der Hochwasserentlastungsanlage und der auftretenden dynamischen Kräfte an der Dhrontalsperre
Dhrontalsperre – Ansicht Bauwerk
Modellversuch, M 1:20, Blick auf die Kaskaden
Hydrodynamisch-numerisches Modell, FLOW-3D®
Die RWE Power betreibt für die RWE Innogy das Dhronkraftwerk, das in den Jahren 1911 bis 1913 von der Stadt Trier zur Erzeugung elektrischen Stroms errichtet wurde. Das Kraftwerk liegt ca. 20 km östlich von Trier in der Nähe von Trittenheim im Moseltal und ist über zwei 353 m lange Druckrohrleitungen und einem 1800 m langen Druckstollen mit dem in einem Seitental liegenden Speicherbecken verbunden. Das zugehörige Absperrbauwerk aus Bruchsteinmauerwerk ist als gekrümmte Gewichtsstaumauer ausgebildet. Die Staumauer hat eine Gesamthöhe von ca. 24 m über Gründungssohle bzw. 17 m über Talsohle und eine Kronenlänge von ca. 95 m. Die Hochwasserentlastungsanlage an der Dhrontalsperre zeigt in Teilbereichen Betonschäden und soll mittelfristig saniert werden, wobei auch die dynamischen Kräfte des abströmenden Wassers in der statischen Bemessung zu berücksichtigen sind. Da eine analytisch-rechnerische Bestimmung dieser dynamischen Strömungskräfte bei einem solchen dreidimensionalen Strömungszustand nicht möglich ist, sollen diese Lasten mittels eines physikalischen hydraulischen Modells im Maßstab M 1:20 ermittelt werden. Ergänzend werden vertiefende und vergleichende Untersuchungen mit Hilfe einer dreidimensionale Simulation auf der Basis des Programmsystems FLOW-3D® vorgenommen.
| Zeitraum: | September 2010 bis Dezember 2010 |
| Finanzierung: | RWE Power AG (www.rwe.com) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm |
| Arbeitsgruppe: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef
Aigner Dr.-Ing. Ulf Helbig Dipl.-Ing. Tobias Gierra Dipl.-Ing. Herbert Martin Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias |
Hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung der Kanalreinigung mit Hilfe von Niederdruckspülverfahren
Einsatz eines Spülapparates in einem Abwasserkanal aus Mauerwerk
Ergebnis aus der 3D-Analyse der Spülwirkung eines unterströmten Niederdruckspülapparates
Ergebnis aus der 3D-Analyse der Spülwirkung eines überströmten Niederdruckspülapparates
Im Rahmen des REGKLAM Projektes soll der Dresdner Stauwagen zur Reinigung der Abwasserkanäle weiter entwickelt werden. Hierzu erfolgen hydraulische Modelluntersuchungen zur Optimierung der Kanalreinigung mit Hilfe von Niederdruckspülverfahren. Als Auftraggeber tritt die Stadtentwässerung Dresden auf. Das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft (ISI) der Technischen Universität Dresden übernehmen als Auftragnehmer und als Teilfinanzierer die wissenschaftliche Begutachtung.
| Zeitraum: | Juni 2010 bis August 2011 |
| Finanzierung: | Stadtentwässerung Dresden (www.stadtentwaesserung-dresden.de) TU Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik TU Dresden, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft (ISI) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef
Aigner Dr. Jens Tränckner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Paolo Dapoz |
Application of Swarm Intelligence Optimisation to Multipurpose Multi reservoir system in the Eastern Nile River Basin
The output from the optimum reservoir operation is
affected by the variations in inflow, amount of
sediment trapped, variation in demand due to efficiency
of water use for one or more purposes, evaporation
losses and the optimisation techniques used to reach
the solution. The performance and usefulness of the
Swarm Intelligence optimisation output in operation
rules derivation are investigated. An optimisation
model for the operation of a multiple-purpose
multiple-reservoir system will be developed. The
applicability of the model by considering a case study
of the Blue Nile System in Sudan shall be tested. The
literature review of the work done previously showed
that the optimisation techniques used in modelling
reservoir systems do not represent the system
realistically. Therefore the Swarm Intelligence
techniques which represent the system better will be
used.
The literature review also showed that general
operation rules are needed more than the optimum
computed releases corresponding to specify streamflow
sequences. Therefore different linear and non-linear
regression models will be tried to derive operation
rules using optimisation results.
The hypotheses formulated in this study formed the
basis for the development of the simulation and
optimisation model. The hypotheses will be tested using
the case study data from the Blue Nile System, Sudan.
data from the same system will be also used to verify
the applicability of the model.
| Zeitraum: | 2009 to 2013 |
| Finanzierung: | Hydraulic Research Station, Sudan |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen
Stamm Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christian Bernhofer (iHM) |
| Bearbeiter: | M.Sc. Mohammed Abdallah Hamadnaallah |
Hydroabrasion bei strömungsbeanspruchten Wasserbauwerken aus Beton – Untersuchungen zum zeitabhängigen Verlauf und zu gefügemorphologischen Veränderungen
Hydroabrasionserscheinungen an Wasserbauwerken
Probeplatten für Hydroabrasionsversuche
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Baustoffe (IfB) wird der Einfluss hydroabrasiver Belastungen auf mikro- und mesostrukturelle Gefügeänderungen im Beton bei Wasserbauwerken und auf den damit einhergehenden makroskopischen Materialabtrag untersucht. Es sollen Abhängigkeiten zwischen dem Abrasionsverhalten des Betons und den Rissentwicklungen im Betongefüge der abrasiv belasteten Schicht erforscht werden. Die Zusammenhänge werden in einem erweiterten Abrasionsmodell dargestellt, das ausgehend von baustofflichen Parametern, Prognosen des Abrasionswiderstandes ermöglicht. Die Experimente sollen an Betonen erfolgen, welche dem aktuellen Stand der Betontechnologie für Wasserbauwerke entsprechen. Zusätzlich werden aber auch Betone untersucht, bei denen der Abrasionswiderstand gegenüber den herkömmlichen Betonen durch geeignete baustoffliche Maßnahmen deutlich verbessert werden soll. Außer der Betonzusammensetzung sollen das Abrasionsregime (Energieeintrag auf der Oberfläche) und die mikrostrukturelle Vorschädigung der Betone variiert und die Einflüsse dieser Parametervariationen auf das Verschleißverhalten studiert werden. Neben den Experimenten zur Hydroabrasion sollen eingehende Untersuchungen zur Werkstoffcharakterisierung durchgeführt werden, mit denen Änderungen der Gefügestruktur des Betons unter besonderer Berücksichtigung der Rissentwicklung erfasst werden können. Auf Basis der gesammelten experimentellen Ergebnisse und unter Nutzung ausgewählter Ergebnisse aus den numerischen Simulationen soll das Abrasionsmodell von HELBIG/HORLACHER erweitert und ein Konzept zur Beurteilung bzw. Empfehlung wesentlicher baustofflicher Parameter für hydrotechnische Betone ausgearbeitet werden.
| Zeitraum: | September 2009 bis September 2011 |
| Finanzierung: | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. (em.) Dr.-Ing. habil. Hans-B.
Horlacher Univ.-Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine (IfB) |
| Arbeitsgruppe: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef
Aigner Dr.-Ing. Ulf Helbig Dr.-Ing. Marco Butler (IfB) Dipl.-Ing. Claudia Bellmann (IfB) Christian Stahn (IfB) |
Hydraulische Modelluntersuchungen zur Wasserentnahme für das Kühlwasserpumpwerk Malzenice
Modell der Wasserentnahme für das Kühlwasserpumpwerk Malzenice
Im Rahmen der Planung des Gas- und Dampfkraftwerks (GuD) Malzenice unweit der slowakischen Hauptstadt Bratislava soll für den späteren Betreiber E.ON AG das Entnahmebauwerk des Kühlwasserpumpwerks modelltechnisch mittels 2d-hydronumerischer Simulation und physikalischer Versuchsreihen auf seine Funktionsweise im Bereich Km 13,057 bis Km 13,398 des Flusses Dudvah untersucht werden. Als Auftraggeber der hydraulischen Untersuchungen tritt die SIEMENS AG auf. Das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der Technischen Universität Dresden (IWD) übernimmt als Auftragnehmer der SIEMENS AG die wissenschaftliche Begutachtung.
| Zeitraum: | Mai 2009 bis August 2009 |
| Finanzierung: | SIEMENS AG, Erlangen (www.siemens.de) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm |
| Projektbearbeiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef
Aigner Dipl.-Ing. Ulf Helbig Dipl.-Ing. Thomas Kopp |
Modellversuch Hochwasserentlastungsanlage Hochwasserrückhaltebecken Kirchberger Dorfbach
Im Rahmen der Planung des Hochwasserrückhaltebeckens am Kirchberger Dorfbach in Oberlungwitz soll die Hochwassentlastungsanlage (HWEA) modelltechnisch untersucht werden. Die vorgegebene Hochwasserentlastungsanlage mit den Komponenten Hochwasserüberfall, Sammelrinne, Betriebsauslass, Krümmer, Trennwand zwischen Betriebsauslassgerinne und Ökogerinne, Schussrinne soll auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht werden. Optional soll das Tosbecken in diese Untersuchungen mit eingeschlossen werden. Die erforderliche Trennwandhöhe und der Abfluss, der bei den zwei Bemessungsabflüssen BHQ1 und BHQ2 über die Trennwand überläuft, sollen ermittelt werden.
| Zeitraum: | August 2008 bis Dezember 2008 |
| Finanzierung: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates
Sachsen (LTV) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Herr Dipl.-Ing. Ulf Helbig |
Dreidimensional numerische Simulation der Einleitungsprozesse in den Süßen See
An der Mündung der Bösen Sieben und des Salzgrabens
in den Süßen See betreibt der Landesbetrieb für
Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt
(LHW) eine Flusswasseraufbereitungsanlage (FWA), die
den Phosphateintrag in den See durch
Nährstoffausfällung reduzieren und somit die
Eutrophierung und das Algenwachstum im See vermindern
soll. Vor allem im Hochwasserfall zeigt die Anlage nur
eine eingeschränkte Wirksamkeit. Vor diesem Hintergrund
sollen die möglichen Folgen einer Stilllegung der
Anlage untersucht werden. Der Gefahr der Eutrophierung
des Süßen Sees soll dabei unter anderem durch
Sedimentrückhalt und -entfernung begegnet werden.
Das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik
der Technischen Universität Dresden (IWD) wurde
beauftragt, hierzu eine dreidimensionale
hydro-numerische Modellierung des westlichen Süßen Sees
durchzuführen. Unter besonderer Beachtung der
Feststofffrachten als Phosphorträger wurden die
Zuflüsse der Bösen Sieben und des Salzgrabens in das
Untersuchungsgebiet analysiert. Der Beurteilung des
Sedimentrückhaltevermögens des untersuchten Seeteils
mit und ohne technische Maßnahmen zur Erhöhung der
Vorsperrenwirkung galt dabei das Hauptaugenmerk. Ein
besonderes Interesse galt auch der Einschätzung des
durch die Absenkprozesse der Feststoffe beeinflussten
Seebereiches.
Abschließend wurden unter konstruktiven Gesichtspunkten
Zuströmungsvarianten erarbeitet und untersucht, die bei
Verhinderung einer strahlhaften Einleitung der Zuflüsse
im Hochwasserfall und geringem baulichen Eingriff eine
Verringerung der Zulaufgeschwindigkeiten in den See
erwarten ließen.
| Zeitraum: | März 2008 bis September 2008 |
| Finanzierung: | Landesbetrieb für Hochwasserschutz und
Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW) |
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Tobias Gierra |
Hydraulische Berechnungen und Kennliniendarstellung für Hochwasserentlastungsanlagen der Revierwasserlaufanstalt
Durch die in der Revierwasserlaufanstalt (RWA) typische Bewirtschaftung der Hochwasserentlastung über Dammbalken ist jede Entlastungsanlage einzigartig und historisch gewachsen. Für die unterschiedlichen Teiche der RWA und die vorhandenen Hochwasserentlastungen wurden Abflusskurven durch Berechnungen und Analysen aufgestellt. Im ersten Schritt erfolgten Analysen der Hochwasserentlastungen ohne den Einbau von Abflussbehinderungen, wie z. B. Dammbalken, um das maximale Abflussvermögen bis zum Deichübertritt zu ermitteln.
| Zeitraum: | Juni 2008 bis Dezember 2008 |
| Finanzierung: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates
Sachsen (LTV) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias |
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.
Am Teilmodell der Wehranlage am Abschlussdamm des
Ausgleichsbeckens wurde der Umbau von einem
zweiteiligen beweglichen Verschluss zu einer festen
Wehrschwelle untersucht. Das am IWD unter
Berücksichtigung der bisherigen Bauwerksgeometrie
entworfene neue Wehrprofil, dessen Höhenlage unter
Beachtung der Überfallhöhen und der vorgegebenen
Freibordgrößen festgelegt worden war, wurde in seiner
Interaktion mit dem bestehenden Tosbecken erfolgreich
hydraulisch getestet.
Das hydronumerische Teilmodell des Ausgleichsbeckens
beantwortete die Fragestellung nach den qualitativen
Strömungsverhältnissen im Hochwasserfall (direkte
Beckendurchströmung von der HWE zur Wehranlage) und
lieferte wichtige Erkenntnisse zu den hydraulischen
Belastungen im Becken einschließlich der angrenzenden
Hangbereiche.
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.
| Zeitraum: | seit Oktober 2008 |
| Finanzierung: | Harzwasserwerke GmbH, Hildesheim (Harzwasserwerke) |
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Holger Haufe |
Chemikalieneinmischung Wasserwerk Wienrode - numerische und physikalische Modelluntersuchungen
Bild 1: Aufbau des numerischen Modells der Chemiekalieneinmischung Bild 2: Ergebnisse der Konzentrationsverteilung am numerischen Modell
Die Aufbereitung des Talsperrenwassers der
Rappbode-Talsperre zu Trinkwasser im Wasserwerk
Wienrode erfordert eine Zugabe von Kohlendioxid und
Kalkwasser. Aufgrund der schlechten Einmischung der
Chemikalien und des kurzen Abstandes zwischen den
Dosierstellen kommt es zur Abscheidung von Kalkstein
und damit zum Zusetzen der Reinwasserleitung. Um
zukünftig den hohen Aufwand zur Reinigung der Leitung
zu vermeiden, wurde bis zur geplanten Großreparatur das
Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der
TU Dresden mit der Untersuchung und Optimierung der
Chemikalieneinmischung beauftragt.
| Zeitraum: | April 2007 bis Dezember 2007 |
| Finanzierung: | Fernwasserversorgung Elbaue-Ostharz GmbH, Torgau
(FWV-Torgau) |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias Dipl.-Ing. Herbert Martin |
Versuche zum nichtkonvektiven Stoffaustrag in den Wasserkörper infolge Wellenbelastung
Das Tagebaurestloch Großkayna bei Merseburg
(Sachsen-Anhalt) wurde nach der Auskohlung zunächst als
Deponie für Reststoffe der Düngemittelherstellung aus
Leuna benutzt. Im Zuge der Sanierung erfolgte 2001/2002
eine Flutung des Gebietes mit Wasser aus der Saale,
wodurch der Runstedter See entstand.
Aufgrund der Restbestände der Deponie ist die Belastung
des Gewässers mit Nitraten vergleichsweise groß, obwohl
diese in den Uferbereichen gebunden werden. Durch die
Wirkung winderzeugter Wellen auf die Seeufer werden
Nitrate jedoch erneut mobilisiert und in den See
eingetragen.
Ziel der Untersuchungen war die Beurteilung des
Austrags von Sedimenten und gebundenen Stoffen aus dem
Uferbereich in den See infolge Wellenbelastung. Dazu
erfolgten theoretische Berechnungen sowie
Wellenversuche im Wellenkanal des Hubert-Engels-Labors
in Dresden.
| Zeitraum: | April 2007 bis Dezember 2007 |
| Finanzierung: | LMBV Sanierungsbereich Mitteldeutschland Leipzig |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dr.-Ing. Dirk Carstensen Dipl.-Ing. Stefan Drägerdt |
Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie (Fortsetzungsprojekt)
Development and testing of new innovative composite
pipes (plastic - textile concrete composite system)
including their production technology
Gemeinschaftsprojekt mit:
Institut für Textil- und
Bekleidungstechnik TU Dresden
Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Ch. Cherif
Institut für Tragwerke und Baustoffe
- Professur für Baustoffe
Prof. Dr.-Ing. V. Mechtcherine
Einen völlig neuen Rohraufbau stellt die Verbindung eines Kunststoffrohres mit einer textilbewehrten Betonumhüllung dar. Das innen liegende Kunststoffrohr dient dabei ausschließlich dem Medientransport. Sämtliche Belastungen infolge Innendruck und äußerer Beanspruchung nimmt die Ummantelung aus textilbewehrtem Feinbeton auf. Mit der erfolgreichen Erprobung eines solchen Rohraufbaues im AiF-Vorhaben 102 ZBR wurde der Nachweis für die Umsetzbarkeit der Verbundrohre erbracht. Die erarbeiteten Lösungen wurden nunmehr im AiF-Vorhaben 214 ZBR zu einem Gesamtsystem für Verbundrohrleitungen erweitert. Konkretes Ziel des Projektes war die Entwicklung von Formstücken, die Krümmungen und Verzweigungen sowie Querschnittsänderungen der Verbundrohrleitungen ermöglichen. Die Bereitstellung dieser Komponenten bildet eine wesentliche Voraussetzung für eine ganzheitliche Umsetzung von Rohrleitungsnetzen aus Kunststoff-Textilbeton-Verbunden.
Zeitraum:
April 2006 bis Juni 2008
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der
Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen
"Otto von Guericke" (AIF) -Forschungskuratorium
Textil e.V. FKT- finanziert.
Projektleiter:
Dipl.-Ing. Ulf Helbig
Tel.: (0351) 463 37527 - Fax: (0351) 463
37120
Hochwasserpumpwerk Dresden Johannstadt - Numerische und physikalische Modelluntersuchungen
Im Rahmen der Maßnahmen zur Realisierung eines
effektiven Hochwasserschutzes in Dresden wird es
erforderlich, bei einem Elbehochwasser die Notüberläufe
der Kanalisation gegen die Elbe zu schließen. Um eine
Entwässerung aus dem Mischwassersystem in die Elbe
weiter zu gewährleisten, ist ein Hochwasserpumpwerk
zwischen Kanalisation und Elbe in Dresden
geplant.
Wegen der eingeengten Platzverhältnisse am Elbufer
können die vom Pumpenhersteller geforderten
Zulaufbedingungen zu den Hochwasserpumpen nicht
eingehalten werden, was den ordnungsgemäßen Betrieb
gefährdet, so dass hydromechanische Optimierungen
erforderlich wurden. Es wurden physikalische
Modelluntersuchungen im Hubert-Engels-Labor der TU
Dresden und numerische Untersuchungen mit dem
3D-Turbulenzmodell ANSYS-CFX durchgeführt. Insbesondere
wurden die Zulaufbedingungen zur Pumpenkammer und die
Pumpenkammern so optimiert, dass das Regenwasser und
Abwasser unter Hochwasserbedingungen sicher in die Elbe
übergepumpt werden kann. Das Hochwasserpumpwerk soll
2008 gebaut werden.
| Zeitraum: | März 2006 - März 2007 |
| Finanzierung: | ACI-Aquaproject Consulting Ingenieurgesellschaft
mbH Dresden |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Mathias Höhne Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias |
Untersuchung einer seitlichen Wasserentnahme aus einem Abwasserschacht zur Wärmerückgewinnung
Die Nutzung der Wärmeenergie des Abwassers, welches aus einem Abwasserschacht mit einer Entnahmeeinrichtung abgeleitet wird, war Hintergrund dieser Untersuchungen. Die Untersuchung erfolgte an einem Testschacht, welcher von der Firma Amitech hergestellt wurde. Im Hubert-Engels-Labor der Technischen Universität Dresden erfolgten die hydraulischen Untersuchungen der seitlichen Entnahmesiebe in diesem Schacht bei unterschiedlichsten hydraulischen Randbedingungen.
| Zeitraum: | Juni 2006 - Juli 2006 |
| Finanzierung: | Amitch Germeny GmbH, Mochau |
| Projektleiter: | apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Aigner |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. (FH) Andreas Mathias Dipl.-Ing. Herbert Martin |
Hydraulische Modellversuche für die Hochwasserentlastung der Weißen Elster und die Überleitung in den Zwenkauer See am Standort Zitzschen
Im Rahmen der ?Wasserbaulichen Maßnahmen zur
Hochwasserentlastung der Weißen Elster und Überleitung
in den Zwenkauer See am Standort Zitzschen? wurde von
der Lausitzer und Mitteldeutsche
Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH, der
Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen und
dem Regierungspräsidium Leipzig geplant, im
Tagebaurestloch Zwenkauer See eine Hochwasserlamelle zu
nutzen. Die Kappung einer Hochwasserwelle durch die
Nutzung des Zwenkauer Sees als Zwischenspeicher wird
neben der Bedeutung für den Hochwasserschutz entlang
der Weißen Elster erhebliche positive Auswirkungen auf
den Hochwasserschutz der Stadt Leipzig haben. Hierzu
wurden während der Vorplanungen das Wehr Zitzschen in
der Weißen Elster und ein Abschlaggraben mit
Abschlagwehr projektiert. In hydraulischen
Modellversuchen zum derzeitigen Planungszustand
untersuchte das Institut für Wasserbau und Technische
Hydromechanik die hydraulische Kapazität der Bauwerke
und die Besonderheiten der Bauwerkskombinationen.
Der Versuchsstand wurde im Maßstab 1:25 errichtet. Er
umfasst ca. 250 m des gegliederten Flusslaufes der
Weißen Elster einschließlich des geplanten Wehres
Zitzschen sowie ca. 100 m des Abzweigs in den
Abschlaggraben mit dem Abschlagwehr. Als Varianten
werden die Fälle mit sowie ohne Wehr in der Weißen
Elster betrachtet. Dabei sollen jeweils die
Bemessungshochwasser BHQ1 (100-jährliches Hochwasser
mit einem Durchfluss von 510 m³/s), BHQ2
(150-jährliches Hochwasser mit einem Durchfluss von 580
m3/s) sowie das 50-jährliche Hochwasser (280 m3/s) und
das Extremhochwasser (700 m3/s) untersucht werden.
Durch Wasserstands-, Geschwindigkeits- und
Durchflussmessungen sowie visuelle Beobachtungen wurden
die hydraulische Vorbemessung der Bauwerkskapazität
bestätigt und Änderungen zur Optimierung des
Gesamtkonzeptes der Hochwasserausleitung
erarbeitet.
| Zeitraum: | September 2005 - Februar 2006 |
| Auftraggeber: | LMBV Lausitzer und
Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft
mbH KUBENS Ingenieurgesellschaft mbH |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Tobias Gierra Dipl.-Ing. Matthias Höhne |
Druckstöße in eingeerdeten Rohrleitungen aus Polyethylen
Im Rahmen des Projektes wird der Einfluss der
Bettungsbedingungen auf die Ausbreitung von Druckstößen
in viskoelastischen Rohrleitungen aus PE-HD untersucht.
Größe und Verlauf der Druckstöße werden maßgeblich
durch das Verformungsverhalten der Rohre unter dem
variierenden Innendruck bestimmt. Es werden daher
experimentelle Untersuchungen an
Rohrleitungsabschnitten unter verschiedenen Bedingungen
durchgeführt, um dieses Verformungsverhalten
quantifizieren zu können. Die ermittelten Werte dienen
als Grundlage für numerische Druckstoßberechnungen
mittels des Charakteristikenverfahrens, das für
viskoelastische Rohrleitungen erweitert wird.
| Zeitraum: | 2001 - Mai 2005 |
| Finanzierung: | Eigenfinanzierung aus dem Haushalt des
Institutes für Wassernbau und Technische
Hydromechanik |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Matthias Standfuß |
Hydraulische Modellversuche Hochwasserrückhaltebecken Rennersdorf
Die Landestalsperrenverwaltung des Freistaates
Sachsen, Talsperrenmeisterei Spree, beabsichtigt an der
Pließnitz den Bau des Hochwasserrückhaltebeckens (HRB)
Rennersdorf. Das HRB wird neben der Bedeutung für den
Hochwasserschutz entlang der Pließnitz erhebliche
positive Auswirkungen auf den Hochwasserschutz auf der
deutschen und polnischen Seite der Lausitzer Neiße
besitzen. Zur Fortführung der Planungen und zur
Optimierung der Anlagenbestandteile wurden hydraulische
Modellversuche im Maßstab 1:15,789 und 1:30 im
Hubert-Engels-Labor des Instituts für Wasserbau und
Technische Hydromechanik der TU Dresden
durchgeführt.
| Zeitraum: | Mai 2005 - Oktober 2005 |
| Auftraggeber: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen (LTV) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Holger Haufe Dipl.-Ing. Stefan Drägerdt Dipl.-Ing. Matthias Höhne |
Hydraulische Modellversuche für die Hochwasserentlastungsanlage der Sösetalsperre
Nach über 70 Jahren Betrieb der Sösetalsperre planen
die Harzwasserwerke GmbH als Betreiber eine Sanierung
der schadhaften Schussrinne ihrer
Hochwasserentlastungsanlage. Dies wurde zum Anlass
genommen, deren Leistungsfähigkeit in ihrer jetzigen
Form hinsichtlich der aktuellen Anforderungen zu
überprüfen und gegebenenfalls anzupassen. Das Institut
für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU
Dresden erhielt den Auftrag zur Erstellung eines
Vollmodells für die Hochwasserentlastungsanlage der
Sösetalsperre im Maßstab 1:25 und zur Durchführung
hydraulischer Modellversuche. Das Modell umfasste
Überfallbauwerk, Schussrinne und Tosbecken der
Talsperre und wurde für einen Abfluss von mindestens
150 m3/s ausgelegt. Nach der Modellierung des
Ist-Zustandes sollten Änderungen vorgenommen werden,
die sich während der Nachprüfung als zweckmäßig oder
notwenig herausgestellt haben, um die
Leistungsfähigkeit der Hochwasserentlastungsanlage zu
gewährleisten.
| Zeitraum: | Mai 2005 - Juli 2005 |
| Auftraggeber: | HARZWASSERWERKE GmbH
|
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Tobias Gierra Dipl.-Ing. Holger Haufe |
Analyse der Deichbrüche an Elbe und Mulde während des Hochwassers 2002 im Bereich Sachsen
Analysis of dyke breaks along the rivers Elbe and
Mulde on Saxonian territory during the 2002
flood
Während des extremen Hochwassers 2002 kam es
vielerorts zur Zerstörung von Hochwasserschutzanlagen.
Allein im sächsischen Einzugsgebiet der Mulde und der
Elbe wurden ca. 100 Deichbrüche registriert. Daraus
erwuchs für die Landestalsperrenverwaltung des
Freistaates Sachsen die Motivation zu einer umfassenden
Analyse dieser Deichschäden hinsichtlich der
Schadensursachen und des Schadensherganges. Dem
Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der
TU Dresden wurde diese Aufgabe mit folgenden
Arbeitsschwerpunkten übertragen:
Recherchen und
Datenakquisition
Datenverwaltung innerhalb einer
Datenbank
statistische Auswertung des
Gesamtdatensatzes
Bestimmung der
Versagensursachen
Innerhalb dieses Projekts wurde darüber hinaus eine
Kooperation mit der Versuchsanstalt für Wasserbau (VAW)
der ETH Zürich vereinbart. Aufgabe der VAW ist dabei
die hydraulisch-numerische Simulation von ausgewählten
Deichbruchereignissen, die sich durch äußere Erosion
entwickelt haben. Die akquirierten Realdaten werden für
die Validierung der Modelle herangezogen.
| Zeitraum: | Mai 2004 - April 2005 |
| Auftraggeber: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates
Sachsen (LTV) |
| Projektleiter: | Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-B. Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dipl.-Ing. Uwe Bielagk Dipl.-Ing. Torsten Heyer |
Hydraulische Modellversuche zur Rillenerosion kohäsiver Böden
Gemeinschaftsprojekt mit:
TU Bergakademie Freiberg,
FG Boden- und Gewässerschutz
Prof. Dr. J. Schmidt
www.web-jschmidt.de
Veranlassung
Bodenerosion durch oberflächig abfließendes Wasser ist
eine der Ursachen des globalen Bodenverlustes. Der
Oberflächenabfluss erreicht seine maximale Wirkung als
erodierendes und transportierendes Medium, wenn er in
Rillen kanalisiert wird. Die Bodenerosionsmodelle der
neuesten Generation, wie z.B. WEPP, EROSION-3D oder
USLE, können die Erosion in bestehenden Rillen
simulieren, sie sind aber nicht in der Lage, die
Rillenbildung vorherzusagen. Auch die weitere
Entwicklung bestehender Rillen (Vertiefung,
Verzweigung, Verflachung durch Sedimentation) kann
bisher nicht simuliert werden.
Der Einsatz von Modellen, die den Beginn der
Rillenerosion exakt abschätzen, kann zu einer
verbesserten Vorhersage des Bodenaustrages von
geneigten Flächen führen. Somit lassen sich
Schutzmaßnahmen frühzeitig planen, wertvolle
landwirtschaftliche Nutzflächen für folgende
Generationen werden erhalten und die Verlandung von
natürlichen und künstlichen Seen und Speichern wird
vermieden.
Ziele
Ziel dieses Vorhabens ist, den Beginn der Rillenbildung
auf der Oberfläche kohäsiver Böden, d.h. den Moment des
Überganges von der Flächenerosion zur Rillenerosion,
physikalisch mit den maßgebenden ober- und
unterirdischen hydraulischen sowie bodenmechanische
Parametern zu erfassen und aus den Ergebnissen eine
Beziehung sowie hydraulische und bodenmechanische
Grenzwerte abzuleiten, die zur Verbesserung von
Erosions- und Transportmodellen eingesetzt werden
sollen. Eine Aufgabenstellung ist dabei insbesondere
auch, die Hydraulik feststoffbeladener Wasserfilme und
damit die Viskosität des Suspensionsstromes, die
Strömungsgeschwindigkeit und die Transportkapazität der
Strömung zu untersuchen, da diese physikalischen
Parameter die Erosionswirkung und die Neigung zur
Rillenbildung beeinflussen. Weiterhin soll ermittelt
werden, unter welchen Bedingungen in Abhängigkeit von
den Bodeneigenschaften, der Morphologie und
hydraulischen Parametern die Bodenoberfläche
kolmatiert, was zu einer Verstärkung des
Rillenabflusses und somit der Rillenerosion führen
kann.
Beschreibung der Versuchsanlage
Das hydraulische Modell wird im Hubert- Engels- Labor
des Institutes für Wasserbau und Technische
Hydromechanik der TU Dresden errichtet. Es weist eine
Breite von 0,90 m, eine Tiefe von 1,0 m und eine Länge
von ca. 26 m auf.
Der Zufluss zur Versuchsanlage erfolgt am oberen Ende
der Gefällestrecke. In den Zulauf ist eine Anlage zur
Dosierung und Suspendierung von Sediment integriert. So
kann eine größere Hanglänge simuliert und die
Abhängigkeit der Rillenerosion von der
Feststoffkonzentration im Fließquerschnitt untersucht
werden.
Der Einfluss des Tropfenimpulses, der beim Aufprall auf
die Bodenoberfläche übertragen wird, soll mittels eines
modular aufgebauten Schwenkdüsenregners untersucht
werden. Mit den vorhandenen vier Modulen kann die
Versuchsrinne auf einer Länge von ca. 6 m beregnet
werden.
In den Versuchsreihen kommen 2 verschiedene natürliche
Böden zum Einsatz (Bodenarten nach KA 4: Ut4, Ut3; Ut2,
Us, Uls, Slu). Die zu untersuchende Bodenschicht ist
150 mm stark. Unter ihr befindet sich eine 200 mm
starke Drainageschicht aus Sand. Damit kann eine
größere Bodenmächtigkeit simuliert werden. Das
Drainagewasser wird in 11 Abschnitten über perforierte
Rohre einzeln gefasst und nach außen abgeleitet.
Messtechnisch werden erfasst: Zufluss (MID), Abfluss
(Messwehr), Fließtiefe (Ultraschall), Bodenfeuchte
(TDR), Saugspannung (Tensiometer),
2D-Geschwindigkeiten, Turbulenz und Reynoldsspannung im
Fließquerschnitt (LDV), Oberflächenstruktur
(Triangulationslaser), Infiltration (volumetrisch),
Kolmation (Kornverteilung), Scherfestigkeit
(Flügelsonde) und Feststoffgehalt des Wassers am Ablauf
(Trübungsmessgerät).
Zeitplan:
- Aufbau der Versuchsanlage, Vorversuche 1/04 - 3/04
- erste Versuchsreihe (Boden 1 und Gefälle 1) 4/04 - 7/04
- zweite Versuchsreihe (Boden 2 und Gefälle 1) 9/04 - 12/04
- dritte Versuchsreihe (Boden 1 und Gefälle 2) 2/05 - 5/05
- vierte Versuchsreihe (Boden 2 und Gefälle 2) 7/05 - 10/05
- Abschlußbericht 12/05
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit einer Sachbeihilfe unterstützt
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.- Ing. R. Tackmann
Tel.: (0351) 463 33201 - Fax: (0351) 463 37120
Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie
Development and testing of new innovative composite
pipes (plastic - textile concrete composite system)
including their production technology
Gemeinschaftsprojekt mit:
Institut für Textil- und
Bekleidungstechnik TU Dresden
Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. P. Offermann
Institut für Tragwerke und Baustoffe
- Professur für Baustoffe
Univ. Prof. Dr.-Ing. H. Schorn
Rohrverbundsystem
Veranlassung und Ziel
In der jüngeren Vergangenheit haben Kunststoffrohre
eine ständig zunehmende Bedeutung erlangt. Rohre aus
Kunststoff zeichnen sich durch sehr gute hydraulische
Eigenschaften, Langlebigkeit, eine hohe Beständigkeit
gegenüber chemischen und aggressiven Medien sowie eine
hohe Korrosions- und Inkrustationsbeständigkeit
aus.
Nachteilig wirken sich hingegen aufgrund der
Festigkeitsparameter die eingeschränkte Verwendung bei
höheren Betriebsdrücken (Druckrohre) und/oder
Durchmessern aus (große Wandstärken, hoher
Materialeinsatz). Kunststoffrohre müssen dann
beispielsweise mit Stahlfaserarmierungen und einer
zusätzlichen Kunststoffschicht umkleidet und verstärkt
werden, was mit äußerst hohem technischen und
ökonomischen Aufwand verbunden ist. Eine völlig neue
Art von Kunststoffrohren stellt die Umhüllung mit
einer textilbewehrten Feinbetonschicht dar, die zur
Aufnahme der Innendruckbeanspruchungen und der äußeren
Belastungsgrößen (Erdlasten, Verkehr usw.) dienen
soll. Durch das neu zu entwickelnde Verbundrohr sollen
die Vorteile der Kunststoffrohre bezüglich
hydraulischer und korrosiver Eigenschaften erhalten
und die Festigkeitsdefizite mit einem Materialverbund
aus textilbewehrtem Beton (hohe Festigkeit und
Duktilität, schlanke Konstruktionen) ausgeschaltet
werden.
Ziele
Ziel ist die Entwicklung eines
Mehrschicht-Verbunddruckrohres mit optimierter
Funktionsaufteilung der eingesetzten Materialien für
die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung. Ein
möglichst dünnes, innen liegendes Kunststoffrohr soll
mit textilbewehrtem Beton auf der Basis von
Multifilamentgarnen aus alkaliresistentem Glas umhüllt
werden. Betriebsdrücke von 10 bis 16 bar bei
gleichzeitiger Erhöhung der Durchmesser sind
angestrebt. Als wesentliche Parameter gelten die
Scheiteldruckfestigkeit und Innendruckbelastung für die
Aufstellung eines Lastabtragungsmodells. Einen
hinreichenden Korrosionswiderstand gegenüber möglichen
chemischen Belastungen aus den umgebenden Böden und
Wässern muss die Betonhülle aufweisen.
Zeitraum:
01.04.2003 bis 30.09.2005
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der Arbeitsgemeinschaft
industrieller Forschungsvereinigungen
"Otto von Guericke" (AIF) -Forschungskuratorium
Textil e.V. FKT- finanziert.
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.-Ing. Ulf Helbig
Tel.: (0351) 463 37527 - Fax: (0351) 463 37120
Bewirtschaftungsmaßnahmen zum Erhalt der Schutzfunktion der Deichanlagen in Sachsen - wasserbaulicher Teil
Ziel des Projektes ist es, wichtige Einflussgrößen für die Gewährleistung der optimalen Deichfunktion (Geometrie, innerer Aufbau, Schutzvermögen durch die Grasnarbe) zu benennen. Anhand stichprobenartiger Untersuchungen entlang der wichtigsten Fließgewässer in Sachsen sollen Zustand, Schutzvermögen und eventuell vorhandene oder sich abzeichnende Schäden der Deiche kartiert werden. Auf dieser Grundlage sollen Handlungsempfehlungen für regional- und standortspezifisch angepasste Unterhaltungs- und Pflegmaßnahmen zum Erhalt von Funktionsfähigkeit und Abwehrkraft der Deichanlagen sowie im Bedarfsfall Sanierungskonzeptionen erarbeitet werden.
Der wasserbauliche Teil umfasst dabei speziell eine punktuelle Beprobung [Rammsondierung, Rammkernsondierung, Bestimmung der Materialeigenschaften und des Deichaufbaus, Ausbildung der Erosionsschutzschicht (Wurzelausbildung, Wurzeltiefe von Gras) an 138 Beprobungsstellen] sowie den Aufbau einer umfangreichen Datenbank.
| Zeitraum: | September 2003 - Dezember 2004 |
| Finanzierung: | Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen (LTV) |
| Projektleiter: | Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B.
Horlacher |
| Projektbearbeiter: | Dr.-Ing. Dirk Carstensen Dipl.-Ing. Jens Wetzel Dipl.-Ing. Michal Loboda |
Funktionstüchtigkeit von Aufstiegshilfen für Fische und wirbellose Organismen
Veranlassung und Ziel
Die Sicherung der Durchgängigkeit von Fließgewässern
für Fische und Wirbellose ist in der heutigen Zeit eine
wichtige Aufgabe zum Schutz und Erhalt der Gewässer als
natürliche Lebensräume. Bei Baumaßnahme an
Fließgewässern, beispielsweise der Errichtung bzw. der
Reaktivierung von Kleinwasserkraftanlagen, werden zu
diesem Zweck Aufstiegshilfen für Fische und wirbellose
Organismen errichtet.
Neben der Errichtung der Fischaufstiegsanlagen
entsprechend den a.a.R.d.T. stellt die
Funktionskontrolle als Grundlage für die Bewertung der
Durchgängigkeit und den Erfolg der Baumaßnahme die
entscheidende Rolle dar. Die Ergebnisse von
Funktionskontrollen eignen sich aber auch in
hervorragendem Maße für die Präzisierung bzw.
Vervollkommnung der Bemessungs- und
Gestaltungsgrundsätze für Fischaufstiegsanlagen.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung und
Einschätzung der Funktionstüchtigkeit von insgesamt
neun Fischaufstiegsanlagen in Sachsen. Schwerpunktmäßig
wird dabei der Fischauf- und abstieg, die
Passierbarkeit für wirbellose Kleinlebewesen sowie die
Hydraulik der Anlage bewertet.
Bearbeitungsschwerpunkte
- Überprüfung der biologischen Durchgängigkeit für
Fische
Die Durchgängigkeit für Fische wird durch regelmäßiges Befischen mittels Reusen überprüft. Es werden die vorkommenden Arten nach Größe, Anzahl und Gewicht erfasst. Zur umfangreichen Auswertung der Ergebnisse der Befischung werden zusätzlich die vorhanden Fang- und Besatzlisten sowie das Fischartenkataster der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft - Referat Fischerei hinzugezogen. Für eine komplexe Bewertung werden u.a. die Temperatur, der Sauerstoffgehalt sowie der pH-Wert des Wassers gemessen.
- Überprüfung der biologischen Durchgängigkeit für
wirbellose Kleinlebewesen
Mit Hilfe indirekter Verfahren (z.B. Kicksampling oder durch Abbürsten) werden wirbellose Kleinlebewesen zu verschiedenen Terminen (und Abflüssen) im Bauwerk sowie im Ober- und Unterwasserbereich gefangen. Mit den gewonnen Daten wird die Passierbarkeit der Aufstiegshilfe für die vorhandenen Arten bewertet.
- Überprüfung der baulichen Maßnahme
Bei der Überprüfung der baulichen Maßnahme wird die Lage des Bauwerkes zur Hauptströmung, die Einmündung in das Unterwasser (Leitströmung) sowie die Anbindung an das Oberwasser eingeschätzt. Es werden die Substratverhältnisse (Körnung, Verteilung der Körnung) im Bauwerk, die Morphometrie der Fischaufstiegsanlage und die Uferverhältnisse im Bereich der Anlage untersucht. Dabei soll auch der Einfluss von Hoch- und Niedrigwasser auf die Funktion erfasst werden. Zur Bewertung der Strömungsverhältnisse im Bauwerk sowie im Bereich des Anschlusses an das Ober- und Unterwasser werden Messungen der Fließgeschwindigkeiten mit einer 2D-Sonde durchgeführt.
Zeitplan:
- 05/02 - 04/04 Projektdauer
- 04/03 Zwischenbericht
- 04/04 Abschlußbericht
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der Deutschen
Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit einer Sachbeihilfe
unterstützt.
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.- Biol. Astrid Martin
Dipl.- Ing. A. Voigt
Dipl.-Ing. Christian Schmutterer
Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia
Introduction
Ethiopia, with a geographical area of about 113 million
km², has been affected frequently by severe droughts
(prolonged dry-spells) in the last four decades.
This is because the large part of the country lies in
arid and semi-arid climate. Official studies show that
about 60% of the area is potentially cultivable, with
only 15% currently utilized. Moreover, the country has
more than 3.5 million hectares of potential irrigable
land with less than 3% presently utilized. The country
has also about 120 × 109 m3
annual surface water resources potential and in the
order of 2.6 × 109 m3 annual
groundwater resources potential. But the spatial and
temporal variation of the water resources is erratic.
The highly rugged mountainous topography also
aggravates this problem.
The country is also divided into 12 drainage basins, 6
of which comprise trans-boundary major rivers (such as
the Blue Nile, the Barro-Akobo, the Tekeze that
contribute >86% of the Nile River flow at Aswan).
For which most water resources development projects in
Ethiopia need to be implemented with storage
(reservoir) facilities. Development of irrigation
projects, to supplement the existing traditional
rain-fed agriculture, is inevitable in order to feed
the country?s exploding population (by the year 2000 »
64 million and forecasted to reach 120 million by the
year 2025). These background conditions demand
coordinated and sustainable efforts in every aspect.
The contribution of applied research in providing
useful scientific and technological tools is vital.
Therefore, this Ph.D. research project will contribute
its part in addressing such demanding situation in
addition to aimed scientific contributions.
Research Objectives
The primary objective of this research project is to
develop a Semi-distributed Watershed
Runoff Modeling (SWARM) in GIS (on daily
time scale) suitable to watersheds with semi-arid and
arid climates (like the Hare River), which can be used
for management of water resources development projects
(e.g. irrigation system management).
Customization and modification of established watershed
models suitable for semi-arid and arid climate will be
given priority.
The specific objectives (components) of this research
project are the following:
- SWARM model development compatible to ArcView GIS;
- Evaluation of the various automatic methods of extracting stream network and watershed parameters from Digital Elevation Model (DEM);
- Spatial modeling using dry-spell analysis for assessing the sustainability of rain-fed agriculture in watersheds. For which an improved dry-spell analysis to that of Abebe (2000) will be applied for the Hare River to evaluate the sustainability of rain-fed agriculture with or without supplementary irrigation;
- Application of SWARM for irrigation system management, the Hare Irrigation Farm (» 1300ha) will be used as a case study. The technical, environmental and socioeconomic feasibility of the various alternative sources of irrigation water and their synchronization with the existing river water supply will also be studied.
Research Period:
April 2001 - December 2004
Financial Support:
Deutscher Akadamischer Austauschdienst (DAAD)
Supervisor:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Erhöhung der Abrasionsfestigkeit von dünnen Mörtelschichten durch textile Strukturen
Gemeinschaftsprojekt mit:
Institut für Textil- und
Bekleidungstechnik TU Dresden
Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. P. Offermann
Veranlassung
Bauwerke im Wasserbau werden an ihrer Oberfläche
infolge der Wasserströmungen durch Abrasion
beansprucht. Durch transportierte feste Partikel
(Geschiebe) und/oder hohe Fließgeschwindigkeiten
(Kavitation) kommt es an Bauwerken in Flüssen und
Abwassersystemen, wie z.B. Wehren, Schussrinnen,
Tosbecken, Stollen oder Rohrleitungen zu hohen
Beanspruchungen der Oberfläche. Auftretende Schäden
werden heute meist mit dünnen Mörtelschichten, deren
Haltbarkeit jedoch aufgrund der hohen Belastung
begrenzt ist, repariert.
Mehrfach gekrümmte Flächen, welche zur Erzielung guter
hydraulischer Verhältnisse beispielsweise an Wehrwangen
oder -rücken ausgeführt werden, sind für den
beschriebenen Schadensmechanismus besonders exponiert,
da sie trotz sorgfältigen Verdichtens und
Nachbehandelns an ihrer Oberfläche Poren und Lunker
aufweisen.
Mit dem Projekt soll ein Beitrag zur Schadensverhütung
bzw. ?begrenzung an Wasserbauwerken infolge von
Abrasion geschaffen werden. Bei erfolgreicher
Bearbeitung ist eine industrielle Umsetzung der
Ergebnisse denkbar, wodurch gerade kleinen und
mittelständigen Unternehmen der Textil- und
Bauindustrie eine hochqualitative Erweiterung der
Produktpalette, z.B. in Form eines
Sanierungsverfahrens, möglich wäre.
Ziele
Anliegen dieses Forschungsvorhaben ist es, ein
Verbundsystem aus dünnen Feinbetonschichten mit
eingebetteten textilen Strukturen zu schaffen, das den
beschrieben Belastungen standhält. Bisherige
Forschungsarbeiten zum Thema Textilbeton
(kettengewirkte textile Bewehrung aus alkaliresistentem
Glas oder Polypropylen mit Feinbetonmatrix) weisen auf
innovative und kostengünstige Lösungen, die dieser
neuartige Verbundwerkstoff auch hinsichtlich dieser
aggressiven Nutzungsbedingung haben könnte.
Schwerpunkte der Bearbeitung sind dabei die Analyse der
Beanspruchungen, die Herstellung und Optimierung
geeigneter textiler Bewehrungen, die
beanspruchungsgerechte Testung des textilen
Ausgangsmaterialien und die Prüfung im Verbund unter
realitätsnahen Prüfbedingungen.
Beschreibung der Versuchsanlage
Die experimentellen Untersuchungen werden mit einer
achteckigen Abrasionstrommel durchgeführt. Stahlkugeln
stellen das natürliche Geschiebe dar und treffen auf
die textilbewehrten Prüfkörper aus textilbewehrtem
Feinbeton, wobei eine abrasive Beanspruchung erzeugt
wird. Die Auswertung und Bewertung der Versuche erfolgt
durch Messung der Abrasionstiefe (visuell und durch
Lasertriangulation) sowie durch
Rasterelektronenmikroskopie.
An festgelegten Prüfpunkten wird der Oberflächenabrieb
gemessen. Auf dieser Basis werden Probekörper mit
geeigneten textilen Strukturen (offene, halboffene und
geschlossenen) sowie unterschiedlichen Faserstoffarten,
-mengen und Verteilungsdichten untersucht. Die textilen
Faserstoffe und die daraus hergestellten
Bewehrungsstrukturen werden hinsichtlich ihres
Reibungs- und Verschleißverhaltens bewertet.
Zeitplan:
- Aufbau der Versuchsanlage 4/01 - 7/01
- Versuchsdurchführung 8/01 - 3/03
- Abschlussbericht 3/03
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) mit einer Sachbeihilfe unterstützt.
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.- Ing. Ch. Schmutterer
Tel.: (0351) 463 33201 - Fax: (0351) 463 37120
Hydraulische Modellversuche zu transienten ober- und unterirdischen Strömungsvorgängen bei Oberflächenbewässerungen
Veranlassung
Die sichere Versorgung mit Nahrungsmitteln bei einer
ständig steigenden Weltbevölkerung und bei einer
Begrenztheit der vorhandenen Wasserressourcen stellt an
die Bewässerungswirtschaft hohe Anforderungen bezüglich
des Wirkungsgrades. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist
die Oberflächenbewässerung (Furchenbewässerung) zu
optimieren.
Die Wasserverteilung auf dem Feld umfaßt komplexe
zeitabhängige, ober- und unterirdische
Strömungsvorgänge, die sich gegenseitig
beeinflussen.
In diesem Forschungsvorhaben werden erstmalig die ober-
und unterirdischen Strömungsvorgänge in der Anlauf-,
der Speicher-, der Absenk- und der Rückzugsphase
simultan in zeitlicher und räumlicher Auflösung
registriert.
Ziel
Die Experimente sollen u. a. physikalisch bzw. chemisch
interpretierbare und modell-technisch umsetzbare
Hinweise zur Stabilität des Furchenquerschnittes
(Erosion) und vor allem auch zu der Umverteilung von
Feinteilen liefern, die die Oberflächenrauhigkeit und
die Infiltrationseigenschaften nach mehreren
Bewässerungsvorgängen verändern.
Die Ergebnisse der Versuchsreihen dienen auch dazu,
bestehende Rechenansätze bezüglich der sich
ausbreitenden Wellenverformungen in der Furche in
Abhängigkeit von den unterirdischen Strömungs-vorgängen
zu überprüfen und ggf. zu verbessern.
Desweiteren sollen die Experimente Eingangsparameter
für ein am Institut für Hydrologie zu entwickelndes
Programmsystem zur optimalen Steuerung von
Ober-flächenbewässerungen unter Einsatz neuronaler
Netze bereitstellen.
Beschreibung der Versuchsanlage
Das hydraulische Modell wird in dem bekannten Hubert-
Engels- Labor des Institutes für Wasserbau und
Technische Hydromechanik der TU Dresden errichtet. Es
weist eine Breite von 0,90 m, eine Tiefe von 1,0 m und
eine Länge von ca. 26 m auf. Die geplanten
Untersuchungen können damit naturähnlich, d.h. ohne
Maßstabsverzerrung, erfolgen.
In diesem Modell sollen die instationären ober- und
unterirdischen Strömungsverhältnisse einer Furche unter
realen Querschnittsabmessungen einschließlich der
seitlich angrenzenden Bodenzonen in einer Länge von 26
m untersucht werden. Das Hauptinteresse dieses
Forschungsvorhabens ist, die Strömungsvorgänge während
der Anlaufphase, der anschließenden Speicherphase und
in der Abschlußphase in räumlicher und zeitlicher
Auflösung sowohl für die ober- als auch die
unterirdische Strömung zu erfassen.
Der zeitlich und örtlich sich verändernde
Oberflächenabfluß soll mit Hilfe von Kameras,
magnetisch- induktiven Meßsonden und Wasserstandspegeln
registriert werden. Für die Beschreibung der
Strömungsvorgänge werden in mehreren Schnitten quer zur
Furchenrichtung TDR- Sonden zur Messung der zeitlich
sich verändernden Bodenfeuchte sowie Tensiometer zur
Registrierung der Saugspannung angeordnet, darüber
hinaus wird auch die Versickerungsrate für einzelne
Abschnitte der Furche meßtechnisch aufgezeichnet.
Zeitplan:
- Aufbau der Anlage 5/00 - 7/00
- erste Versuchsreihe 8/00 - 2/01
- Zwischenbericht 12/00
- zweite Versuchsreihe mit anderer Bodenart 4/01-10/01
- Abschlußbericht 12/01
Finanzierung:
Dieses Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit einer Sachbeihilfe unterstützt.
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.- Ing. R. Tackmann
Tel.: (0351) 463 33201 - Fax: (0351) 463 37120
Forschungsvorhaben zur Verbesserung der Überwachungsstrategien von Transportleitungen durch Einbeziehung instationärer Betriebszustände
Veranlassung und Ziel
Die Wasserversorgung von Industriestandorten und
städtischen Ballungsgebiete erfolgt heute vorwiegend
über große Fernwasserleitungen, die durch den Einsatz
von Fernwirktechnik betrieblich überwacht werden. Dabei
werden entlang der Leitung an ausgewählten Meßpunkten
permanent Druck und Durchfluß aufgezeichnet, an eine
zentrale Leitwarte übermittelt und ausgewertet. Mit dem
jetzigen Kenntnisstand ist durch die verschiedenen
bekannten Auswertungsalgorithmen eine Überwachung für
stationäre Betriebszustände recht zuverlässig möglich.
Diese Strategien versagen jedoch bei betriebsbedingten
instationären Förderzuständen, z.B. infolge
Durchsatzregulierung oder Entnahme. Doch gerade durch
die mit Regelvorgängen verbundenen Druckänderungen
unterliegt die Rohrleitung zu diesen Zeitpunkten einem
erhöhtem Schadensrisiko. Das Ziel des
Forschungsprojektes ist es deshalb, grundsätzliche Wege
aufzuzeigen, wie transiente Strömungsvorgänge mit den
vorhandenen Betriebseinrichtungen berwacht werden
können. Eine verbesserte Leckerkennung ist ein weiteres
Anliegen dieses Vorhabens.
Bearbeitungsschwerpunkte
Ausgangspunkt der Untersuchung bildet eine
zusammenfassende Analyse der für stationäre
Fördervorgänge gültigen vorhandenen
Überwachungsverfahren. Ausgehend davon, sollen
Druckstoßvorgänge in einfachen Transportsystemen
untersucht und erfaßt werden. Ziel dabei ist es,
allgemeingültige Aussagen und charakteristische
Merkmale transienter Strömungszustände abzuleiten. Im
nächsten Arbeitsschritt sollen daraus Möglichkeiten und
Ansatzpunkte für Algorithmen erarbeitet werden, die
diese instationären Vorgänge erfassen und beschreiben.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen wäre die Grundlage für
neue intelligente Software geschaffen, die unter
Nutzung der vorhandenen Betriebseinrichtungen eine
verbesserte Überwachung von betriebsbedingten
transienten Förderzuständen erlaubt. In einem
abschließenden Arbeitsschritt soll die praktische
Anwendbarkeit der Forschungsergebnisse anhand von
Meßreihen überprüft werden. Hierzu stehen Datensätze
großer Wasserversorgungsunternehmen zur Verfügung. Die
anstehenden Untersuchungen beschränken sich vorerst auf
offene verzweigte Leitungssysteme. Bei erfolgreichem
Abschluß des Forschungsvorhabens ist eine Ausweitung
auf vermaschte Systeme denkbar.
Zeitplan:
- 07/00 - 06/01 Projektdauer
- 12/00 Zwischenbericht
- 06/01 Abschlußbericht
Finanzierung:
Das Vorhaben wird durch den DVGW finanziert und
durch das zur Verfügung stellen von Meßdaten von dem
ZV - Landeswasserversorgung Stuttgart, dem
ZV-Bodensee-Wasserversorgung Stuttgart, der
Fernwasserversorgung Franken und der Südsachsen
Wasser GmbH unterstützt.
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Projektbearbeiter:
Dipl.- Ing. Ch. Schmutterer
Tel.: (0351) 463 33201 - Fax: (0351) 463 37120
Small Hydropower Systems Design for Rural Electrification
Background
Ethiopia is a country endowed with huge hydropower
potential. However, the potential has not been well
exploited and the per capita consumption in the country
stands as one of the lowest in the world. With this
problem in mind, one of the primary objectives of the
Energy policy of the government of Ethiopia has been to
ensure a reliable supply of energy at the right time
and at affordable prices, particularly to support the
agricultural development led industrialisation
strategy. While the objective is well tailored to
the immediate need of rural communities, its
implementation lagged much behind expectations.
In order to accelerate the energy supply in Ethiopia,
the government recently passed the law to allow private
power developers to install and operate small to
mini-hydropower plants. It is, therefore, hoped that
there will be a significant number of independent power
produces (IPPs) in the coming decades.
While the decision to allow private investment is a
good step forward, private investment alone may not
produce the necessary break-through in Rural
Electrification (RE) in Ethiopia. By its very
nature, private investment is mainly profit-oriented
which may be guaranteed by RE projects only in the
long-run. This is so because the implementation of a
self-standing hydropower plant for ruralenergy supply
is a challenging task as it is faced by many
constraints.
There arises, therefore, the fear that the need for an
organisation with a clear mandate and responsibility
and with a substantial budget to promote RE may be
obscured by the assumption that RE largely falls under
the domain of private investment. The main objective of
this research is, therefore, to find out if such fears
are justified. The research bases itself on information
on current power supply conditions in Ethiopia by
taking an appropriate site for a case study.
Objective of the research
The objective of this research is to give a reasonable
judgement as to whether RE should be taken as part of
the infrastructure development plans of the nation with
strong financial support from the government or whether
it should be largely left open for private investment.
It is sought to find an answer to the question whether
the role of RE should be undertaken by a mandated
organisation with the necessary budget or whether RE
should be dictated by the existing power market
structure.
Methodology
A typical rural region in Ethiopia is taken as a case
study to establish a self-contained regional grid. The
region is selected such that it represents most other
rural communities in the country. Based on the regional
grid system, a careful investigation of hydropower
development alternatives will be conducted, which take
into account the existing technical, socio-economic,
environmental and geographical problems.
Optimisation is then conducted based on the
self-contained hydropower system design. The
optimisation arrives at an optimal solution after
comparing various alternative systems. The associated
cost from the optimal solution will then be scrutinised
based on financial feasibility analysis methods to find
out if it meets the profitability criteria of private
investment. The result will provide the necessary
information for passing the judgement to the question
at hand.
Additional benefit from the research
The research will render additional benefit in that the
employed optimisation technology and methodology is
transferable to other similar sites in the country. The
optimisation will specially be useful for screening
small hydropower alternatives within a basin to set
priorities of development. Such decision models are
useful since the need to prioritise programmes
according to their merits can not be over emphasised in
a country where financial resources are highly
limited.
Research Period:
4/98 - 31/2001
Financial Support:
German Academic exchange Service (DAAD)
Main Supervisor:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Co-supervisor:
Dr. Bayou Chane
Tel.: (0351) 463 33201 - Fax: (0351) 463 37120
Researcher:
[nach oben]Investigation of Water Resources Aimed at Multi-Objective Water Resources Development With Respect to Limited Data Situation: The Case of Abaya-Chamo Lakes
Aim of the Research
The aim of the research is multi-objective and focuses
on enhancing development and utilization of water
resource in a sustainable manner, where data are scarce
and resources are underdeveloped. The research area is
focused on Southern part of Rift Valley Region of
Ethiopia, which constitutes two natural Lakes, viz.
Abaya and Chamo. The objective can be collectively
described as "investigate the water resources
quantity, development potential and its impacts under
limited data situation using existing and new
methodologies and provide guidelines that can be used
for hydrological and hydraulic computations that can be
used for water resources development of the research
and similar areas"
Specific Objectives
The research specifically deals with the following
components:
- Identification of the research region named Abaya-Chamo Basin its drainage areas, rivers and lakes;
- Development of Digital Elevation Model (DEM) and drainage analysis using Digital Terrain Modeling (DTM) under Geographic Information System (GIS);
- Investigate the morphometric characteristics combining Global Positioning System (GPS) and bathymetry survey, and there by develop the capacity curve and digital data of the two Lakes;
- Development of meteorological and hydrological data base of the drainage system;
- Analysis of meteorological and hydrological data and development of their regional relationships;
- Development of new conceptual hydrological model for runoff computation based on developed database, which can enhance design of water projects in the research and similar areas;
- Propose and develop guidelines on computations for hydrological and hydraulic design parameters of water resource projects mainly related to identified potentials;
- Investigation of the existing water resources use and future development demand of the research area, based on the database and guidelines;
- Investigation of the water resources development potential, with respect to satisfying the demand;
- Develop the water balance models of the Lakes, and through which assess the impact of natural, man made and exploitation of the identified water resources uses.
Research Period:
6/97 - 12/2000
Financial Support:
The research project and scholarship of the researcher is financed by German Technical Cooperation (GTZ) and through Deutsche Akadamischer Austaushdienst (DAAD).
Supervisor:
Prof. Dr.- Ing. habil. H.- B. Horlacher
Tel.: (0351) 463 34397 - Fax: (0351) 463 37120
Investigator:
Seleshi Bekele Awulachew
Tel.: (0351) 463 36752 - Fax: (0351) 463 37120
Untersuchung zur Sicherung des Hochwasserschutzes im Raum Magdeburg
Zu diesem Forschungsprojekt sind zur Zeit keine
weiteren Informationen verfügbar.
Entwicklung von Bemessungsverfahren für überströmbare Staudämme und Hochwasserrückhaltebecken
Zu diesem Forschungsprojekt sind zur Zeit keine
weiteren Informationen verfügbar.
Analyse der Sedimente und des Sedimenttransportes als Grundlage zur Verbesserung der Abfluß- und Sedimentsituation sowie zur Optimierung des neuen Steuerkonzeptes
Zu diesem Forschungsprojekt sind zur Zeit keine
weiteren Informationen verfügbar.
Unterstützung des Arba Minch Water Technology Institute (AWTI / Äthiopien)
Zu diesem Forschungsprojekt sind zur Zeit keine
weiteren Informationen verfügbar.