Wasserbauingenieure der TU Dresden pumpen slowakisches Wasser
Blick in Strömungsrichtung in das physikalische Modell
Dresden, 27. April 2010. Wie kann an einem kleinen Fluss in der Slowakei ganzjährig ausreichend Kühlwasser für ein umweltschonendes Gas- und Dampfkraftwerk (GuD) entnommen werden? Um diese Frage beantworten zu können, wurde im Lichthof des Beyerbaus ein 64 m langer Abschnitt der Dudvah nachgebaut. Mit Ultraschallsonden, Messflügeln und anderen Messinstrumenten überprüften Mitarbeiter des Hubert-Engels-Labors, inwiefern das geplante Bauwerk seine zugedachte Aufgabe erfüllt. Im Bereich der Kühlwasserentnahme wurde das Flussbett der Dudvah vertieft, um Raum für die Ablagerung von Sedimenten zu schaffen. Diese können dann maschinell in bestimmten Reinigungsintervallen beräumt werden. Die Untersuchungen der Strömungsverhältnisse, des Feststofftransportes und der Eisverhältnisse bestätigten die Funktionsfähigkeit des geplanten Ingenieurbauwerkes. Dem zukünftigen Betreiber der Anlage konnten wertvolle Hinweise zum Betrieb und der Unterhaltung des Bauwerkes zur Verfügung gestellt werden.
Die SIEMENS AG baut im Auftrag der E.ON AG eine Kühlwasser-Pumpstation in der Nähe der Ortschaft Malzenice (Slowakei). Das kleine Flüsschen Dudvah soll dabei als Lieferant des Kühlwassers dienen. Schnell stellten die Planer fest, dass mit analytischen Ansätzen keine Beurteilung der hydraulischen Verhältnisse im und am geplanten Bauwerk möglich waren. Schon Galileo Galilei umriss die Strömungsverhältnisse von Wasser mit den Worten: „Ich hatte weniger Schwierigkeiten bei der Berechnung der Planetenbahnen – trotz der großen Entfernungen - als bei der Deutung der Bewegung des Wassers, die sich ja zu unseren Füßen abspielt!“. Deshalb werden komplizierte Strömungsverhältnisse sowie Fragestellungen hinsichtlich des Geschiebetransportes oder des Eisstaus in Fließgewässern häufig mit physikalischen und/oder numerischen Modellen untersucht. Da diese Randbedingungen auch für die Kühlwasserentnahme am kleinen Flüsschen Dudvah zutreffen, wurden entsprechende Versuche im Hubert-Engels-Labor der TU Dresden durchgeführt und durch numerische Modelluntersuchungen ergänzt.
Damit physikalische Modellversuche effizient und zuverlässig durchgeführt werden können, steht am Anfang meist ein numerisches Strömungsmodell. Für die Kühlwasserentnahme an der Dudvah wurde ein zweidimensionales Strömungsmodell verwendet. Bei einer zweidimensionalen Strömungssimulation wird die Variation der Fließgeschwindigkeit über die Wassertiefe vernachlässigt. Die Natur und ingenieurtechnische Bauwerke werden mit Hilfe eines Berechnungsnetzes vereinfacht im Computer abgebildet. Jeder Knoten des Berechnungsnetzes erhält eine definierte Geländehöhe und jedes Netzelement Eigenschaften, mit denen das hydraulische Verhalten des Fließgewässers nachgebildet werden kann. Mit Hilfe physikalischer Gesetzmäßigkeiten können dann Wasserspiegellagen und tiefengemittelte Fließgeschwindigkeiten an jedem Knoten des Netzes berechnet werden. Diese Untersuchungen sind vor allem für großräumige Strömungsverhältnisse sinnvoll und aussagekräftig.
Sind aber dreidimensionale Strömungseinflüsse eines Bauwerkes maßgebend, so eignen sich physikalische Modellversuche im besonderen Maß. Diese bieten die Möglichkeit, die Strömung mit einfachen Mitteln zu beeinflussen und somit deren Reaktion unmittelbar zu beobachten. Beim Bau eines solchen Modellversuches müssen allerdings definierte Modellgesetze eingehalten werden, um originalgetreu die Strömungsverhältnisse abbilden zu können. Da neben den hydraulischen Verhältnissen auch der Einfluss auf den Feststofftransport der Dudvah untersucht werden sollte, entschieden sich die Wasserbauingenieure der TU Dresden zu einem großen Modellmaßstab von 1:6.
Weitere Informationen unter www.eon-kraftwerke.com.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. J. Stamm, Prof. Dr.-Ing. habil. D. Aigner
Bearbeiter: Dipl.-Ing. U. Helbig, Dipl.-Ing. T. Kopp
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