Hydraulische Gefahrenanalyse sowie Erweiterungspotential der Staubecken Latschau

Abstract

Das Energie - Versorgungsunternehmen Vorarlberger Illwerke AG plant im Zuge von Umbaumaßnahmen eine Erweiterung der Pumpspeicherkette Lünersee - Latschau - Rodund. Als Teil dieser Erweiterung soll ein zusätzliches Ein- und Auslaufbauwerk im Becken Latschau II gebaut werden. Da das Absenkziel des Beckens sehr tief liegt, bestand für die Verantwortlichen der Illwerke AG die Gefahr von lufteinziehenden Wirbeln. Um Lösungen für dieses Problem zu finden, wurde das Labor des Forschungsbereichs für Konstruktiven Wasserbau der Technischen Universität Wien mit der Durchführung von Modellversuchen beauftragt.<br />Das Studium einschlägiger Literatur ergab, dass für die gegebenen Parameter definitiv Wirbel zu erwarten waren. Der kritische Bereich des Beckens Latschau II wurde als Froude'sches Modell im Maßstab 1:18 nachgebaut. Aufgrund des bereits bestehenden Kraftwerks Rodund II, zwei weiteren Zuleitungsstollen sowie dem geplanten Bauwerk waren acht verschiedene Lastfälle zu untersuchen. Bei keinem der Lastfälle waren Wirbelerscheinungen erwünscht. Während der Versuche wurden der jeweilige Einlaufbereich überwacht und etwaige Wirbel dokumentiert. Zur Visualisierung der Oberflächenströmung wurden Leuchtkörper in Kombination mit einer Photokamera verwendet. Die dadurch erzeugten Bilder gaben Aufschluss über die großräumigen Strömungsverhältnisse im Becken. Weiters wurden mittels eines ADV Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt. Die zu Beginn durchgeführten Versuche ließen schnell erkennen, dass eine Wirbelbildung nur mit Hilfe von konstruktiven Maßnahmen verhindert werden konnte. Deshalb wurde fortlaufend mit Buhnen in verschiedenen Formen sowie Leitwänden im unmittelbaren Einlaufbereich experimentiert, bis die Anströmung zufriedenstellend war. Als konstruktive Aufgabe sollten die Möglichkeiten einer Dammerhöhung eruiert werden. Als Ziel wurde eine Anhebung des Stauziels um einen Meter ausgegeben. Aufgrund der Komplexität beschränkte sich die Aufgabe auf die bauingenieurspezifischen Bereiche einer Dammerhöhung. Der Damm des Beckens wurde aufgrund von charakteristischen Merkmalen in drei Bereiche unterteilt. Für jeden dieser Abschnitte wurden mehrere Lösungsvarianten entworfen. Zum Schluss wird eine Lösung für das gesamte Becken vorgeschlagen.

The hydropower energy producer and supplier Vorarlberger Illwerke AG wants to extend an existing basin of a pump storage scheme.<br />To be more specific, the extension would involve an additional inlet for a future pump storage power plant. There was a concern for the appearance of air entrapping vortices due to this new inlet. To find a solution for this problem, Vorarlberger Illwerke AG turned towards the Technical University of Vienna. Before the model testing existing studies were checked for useful advises and common solutions. The most important results are mentioned at the beginning of the thesis. To find a satisfying solution for this problem, a 1:18 scale Froude-model was built in the laboratory of the Technical University of Vienna, Department for hydraulics. Due to the different combinations of existing and additionally planned in- and outlets eight different settings of flow had to be tested. Several different structures such as bunes and walls were tested. A special combination of both alternatives was found as the best solution, a detailed design will be carried out in a later stage of the project, which isn't part of the thesis anymore.<br />Floating lights were used to visualize the directions of the flow in combination with a camera. The camera took pictures with three seconds of exposure time. By this method it was possible to follow the changes of the surface flow. Additionally, by calibrating the length of the light streams, it was possible to quantify the flow velocity. This data was compared with velocities measured with an Acoustic Doppler Velocimeter. The second, structural, part of the thesis investigates the possibilities and solutions for raising the maximum storage level of the basins Latschau. For the investigation the border of the basin was divided into three different sections. Each section had different parameters, which were decisive for the design of the dam enlargement.<br />For each of these sections different options of cross sections were designed. At the end of the study a favourite solution for all three sections is given.