Naturmessungen über die Funktionsweise von Buhnen an der Mürz
by
Joerg
—
last modified
2008-08-06 12:15
This climate response measure was submitted by third parties in summer 2008 as part of the competition for the cc.alps project. Responsibility for the contents rests with the persons indicated on the form.
Steiermark, östliche Obersteiermark
at (Austria)
2007-07-01
bis April 2008
Mr Jörg Friedrich
Mr Jörg Friedrich
jfrie@sbox.tugraz.at
:
Bei Kraftwerken kommt es zu verstärkten Geschiebeablagerungen im Unterwasserbereich. Diese Feststoffe im Turbinenauslauf, führen zu einer Reduktion der energetisch nutzbaren Fallhöhe. Dagegen wurden gekrümmte Sohlbuhnen eingebaut. Es bilden sich trotz Hochwasser keine gravierenden Geschiebeablagerungen und durch die Eintiefung der Sohle wird ein deutlich höheres Nutzungspotential für die Wasserkraft gewonnen. Diese Maßnahme erzielt eine ökologisch und ökonomisch positive Wirkung.
Bei Kraftwerken kommt es zu verstärkten Geschiebeablagerungen im Unterwasserbereich. Diese Feststoffe im Turbinenauslauf, führen zu einer Reduktion der energetisch nutzbaren Fallhöhe. Dagegen wurden gekrümmte Sohlbuhnen eingebaut. Es bilden sich trotz Hochwasser keine gravierenden Geschiebeablagerungen und durch die Eintiefung der Sohle wird ein deutlich höheres Nutzungspotential für die Wasserkraft gewonnen. Diese Maßnahme erzielt eine ökologisch und ökonomisch positive Wirkung.
Naturemeasurements about the mode of operation of groynes at the river Mürz
Mitigation measure
- technical
- strategic
- financial
- Energy supply
- Water management
- Natural hazards management
- Nature conservation
local
Energiegewinnung
Geschiebetransport
Sohlbuhnen
Ziel ist es den Stromstrich in der Mitte des Gewässers zu konzentrieren um den Geschiebetransport zu gewährleisten und durch die somit gewonnene Vergrößerung der energetisch nutzbaren Fallhöhe die Leistung der Kraftwerke zu optimieren. Geschiebeanlandungen führen zu Ertragseinbußen bei der Energieproduktion. Laut Betreiber werden diese Mindererträge mit mindestens 5% und bis zu 20% je Anlage beziffert. Die ökologische Auswirkung von Buhnen kann man durch Betrachtung der Fischfauna abschätzen. Durch den Einbau entstehen neue Verhältnisse, bezogen auf das Strömungsverhalten, die Fließgeschwindigkeit und die Sohlverhältnisse. Im Bereich von Buhnen entstehen Kolke und Schotterbänke, die den dort vorkommenden reophilen Fischen ideale Laich- und Habitatbedingungen ermöglichen. Außerdem ist ein guter Sicht- und Strömungsschutz durch tiefe Kolke und die großen Steine gewährleistet. Durch das Wegfallen der Ausbaggerkosten wird in den nächsten 15 Jahren eine Ersparnis von 46.000 Euro erwartet.
Im Rahmen dieses Projektes wurden an 6 Kraftwerken der Mürz in Zusammenarbeit mit dem Land Steiermark und zwei Energieversorgungsunternehmen im Unterwasserbereich Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt, um Aussagen über Sohl- und Geschwindigkeitsveränderungen bei neuen Buhnensystemen sowie bei vorhandenen Buhnensystemen nach einem Hochwasser treffen zu können. Zusätzlich wurde für eine Anlage exemplarisch eine ökonomische und energiewirtschaftliche Bewertung eines Buhneneinbaus durchgeführt. Bisher wurde bei Anlandungen das Geschiebe durch Baggerungen entnommen und es wurden keine den Geschiebetrieb fördernde Maßnahmen (z.B. Buhnen…) gesetzt. Als Folge dieser Geschiebeentnahme wird das Flusssystem flussab maßgeblich eingetieft. Der Geschiebemangel führt zu erhöhten Fließgeschwindigkeiten. Sohl- und Uferbrüche können die Folge sein. Es kommt zu einer Störung des Energie- und Geschiebegleichgewichts.
Durch den stattfindenden Geschiebetransport wird die Kraftwerksnutzung bereits optimiert und eine weitere Anlandung verhindert. Bislang behoben ständige Räumungen kostspielig den Mangel der Energieausbeute. Diese Maßnahmen stellen, abgesehen von den immer wiederkehrenden hohen Kosten, einen Widerspruch zur Erhaltung des Geschiebe- Energiegleichgewichts in den Gewässern dar. Zusätzlich wird das Ökosystem beeinflusst, da das Geschiebe dem Fluss auf seinem weiteren Weg fehlt. Um diesen nachteiligen Entwicklungen kostengünstig entgegenzuwirken, wurden gekrümmten Sohlgrundbuhnen für diese Problemstellung eingebaut und erprobt. Weiters kommt es durch Buhnen zu einer Querschnittsverminderung und zu einer Erhöhung der Abflussgeschwindigkeit. Dadurch vergrößert sich die Schleppspannung des Wassers, wodurch eine Eintiefung der Sohle geschaffen wird. Durch diese Tieferbettung kommt es zu einer Absenkung des Wasserspiegels und zu einer Erhöhung der energetisch nutzbaren Fallhöhe.
Assessment criteria for the Jury’s decision
Durch die optimierte Nutzung der uns zu Verfügung stehenden Wasserkraft, gemeinsam mit ökologischen Gegebenheiten stellt dies einen fortschrittlichen Umgang mit nachhaltiger Energie dar. Weiters trägt dies zur Verringerung der Treibhausgas-Emissionen an den alpinen Standorten durch die Reduktion der Verwendung fossiler Energieträger bei.
Durch die derzeitige Klimaentwicklungssituation kommt es durch den stark vermehrten Frost- Tauwechsel in den Kalkgebirgen zu massiven Erosionen und Geschiebeeinstößen in den Flusssystemen. Zur Erhaltung des Fließgleichgewichts ist es gerade durch die Änderung der Wettersituation von großer Bedeutung, dass das Geschiebeenergiegleichgewicht in den betroffenen Gewässersystemen erhalten bleibt. Ist das nicht der Fall, sind gerade in den natürlich erhaltenen Flusssystemen durch erhöhte Fließgeschwindigkeiten mit vermehrten Sohl- und Uferzerstörungen, sowie Grundwasserabsenkungen zu erwarten. Dieses Projekt trägt mit seiner Hauptaufgabe den Geschiebetrieb bei Kraftwerken aufrecht zu erhalten, daher maßgeblich zur Begegnung der Auswirkungen des Klimawandels bei. Weiters rückt durch den zunehmenden Druck auf die Energieversorgung und die Verringerung der zur Verfügung stehenden fossilen Brennstoffe, eine nachhaltige und ertragsreiche Wasserbewirtschaftung in das Interesse der Allgemeinheit.
| Field | Positive impact | Neutral impact | Negative impact |
|---|---|---|---|
| Landscape | X | ||
| Alpine ecosytems/biodiversity | X | ||
| Water, soil, air | X | ||
| Others | |||
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Landschaft: Es ergeben sich weder positive noch negative Veränderungen in Hinsicht auf das Landschaftsbild. Alpine Ökosysteme/Biodiversität: Besonders in den empfindlichen alpinen Regionen ist die Erhaltung/Schaffung von Lebensräumen und geeigneten Standortbedingungen für die sensible Flora und Fauna wichtig. Um die Biodiversität gewährleisten zu können ist es hinsichtlich der Gewässerökologie wichtig einen natürlichen Geschiebetransport sicherzustellen um so verschiedene Habitate zu schaffen und dem Fluss die Möglichkeit zu geben sich selbst zu regulieren und sauber zu halten. Wasser, Boden, Luft: Um das Gleichgewicht und das Wechselspiel von Wasser, Boden und Luft aufrecht zu erhalten ist es wichtig die Gewässerqualität zu sichern, da deren Güte in gegenseitigen Zusammenhang steht. |
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| Field | Positive impact | Neutral impact | Negative impact |
|---|---|---|---|
| Social justice | X | ||
| Co-determination/participation | X | ||
| Regional/cultural identity | X | ||
| Others | |||
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Soziale Gerechtigkeit: Durch die gesteigerte Effizienz ergibt sich eine verstärkte energieautarke örtliche Situation. Mitsprache/Partizipation: Mit der Möglichkeit des Ausbaus und der Optimierung der Kraftwerksbetriebe haben die Anlagenbetreiber und die Fischerei die Option einen aktiven gemeinsamen Beitrag zur Verbesserung der Wasserqualität und der Erhaltung eines ökologisch guten Zustandes zu leisten. Regionale/kulturelle Identität: Mit der Verbesserung des ökologischen Zustandes im Gewässersystem mit der Anwendung der Maßnahmen wird das Bewusstsein über die regionale Situation und kulturelle Identität des Kultur- und Lebensgutes Wasser angehoben und gestärkt. |
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| Field | Positive impact | Neutral impact | Negative impact |
|---|---|---|---|
| Employment | X | ||
| Value added/income | X | ||
| Know-how/competitiveness | X | ||
| Others | |||
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Beschäftigung: Es ergeben sich hinsichtlich der Beschäftigung weder positive noch negative Auswirkungen. Wertschöpfung/Einkommen: Laut Angaben der Kraftwerksbetreiber bringt die Maßnahme des Einbaus der Sohlbuhnensysteme durch den selbstregulierenden Geschiebetransport eine zusätzliche Leistung der Kraftwerksanlage von 5 bis 20%. Weiters werden in den nächsten 15 Jahren voraussichtlich mehr als 46.000 Euro an Kosten für das Ausbaggern der Geschiebeablagerungen eingespart werden können. Knowhow/Wettbewerbsfähigkeit: Durch den Anstieg des Leistungspotentials der Kraftwerke, wird ein erheblicher Wettbewerbsvorteil zur Konkurrenz geschaffen. Durch das KnowHow von relativ einfachen Maßnahmen kann eine große Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit derartiger Kraftwerksanlagen erzielt werden. |
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Das Projekt wurde auch im Rahmen einer Diplomarbeit an der Technischen Universität Graz veröffentlicht und dient damit nicht nur der Bildung an den Hochschulen sondern steht auch einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung. Durch die Bekanntmachung der Forschungsergebnisse an die Kraftwerksbetreiber können diese Maßnahmen direkt an den betroffenen Anlagen sofort umgesetzt werden.
Diese Maßnahme mit ihren umfangreichen Untersuchungen bietet eine Möglichkeit, die auf alle Kraftwerke angewandt werden kann. Weiters kann durch die Sohlbuhnensysteme eine Wiederherstellung des Geschiebetransportes, der eine Vielzahl von weiteren positiven Auswirkungen mit sich bringt, gewährleistet werden. Nicht nur in Bezug auf eine Energieersparnis, sondern auch bezüglich Hochwassersicherung, Naturschutz und Unterstützung und der Flora und Fauna mit ihren unterschiedlichen Lebensräumen können einfach deutliche Verbesserungen erzielt werden. Durch die Sohleintiefung werden kleinere Hochwässer (HQ 25) weitestgehend entschärft und natürlich abgeführt. Auch können weitere großräumige erhaltende Maßnahmen dadurch ausgespart werden.
Im weitesten Sinne kann durch eine weitere ausgedehnte und schonendere Nutzung der Wasserkraft fossile Energieträger eingespart werden und somit sehr positiv zu einer gesamtheitlichen Klima-Strategie beitragen. Ohne durch schwere bauliche Maßnahmen ständig in das natürliche Gefüge eingreifen zu müssen kann das natürliche Energiepotential der Gewässer neu genutzt werden.
Further information
Statt der bisher praktizierten Bewirtschaftung, Sicherung und Instandhaltung der Gewässer und der Nutzanlagen, die mit hohen Kosten verbunden sind, bietet diese Maßnahme eine innovative Möglichkeit,für den Fluss sich selbst zu regulieren.Es erspart hohe Instandhaltungskosten die mit schwerem Gerät in das Gewässergleichgewicht eingreifen und es längerfristig zerstören und zu Problemen flußab führen
50 000
Etwaige Gelder aus dem Wettbewerb könnten für weitere ähnliche Forschungsprojekte mit der TU Graz und somit der Optimierung der bereits genutzten Wasserkraft nachhaltig aufgewendet werden. dabei sollen durch einfache Maßnahmen, die auch zum Gewässer- und Hochwasserschutz beitragen, die Qualität der Gewässer und der vorhandenen Lebensräume gesteigert und der Energieertrag optimiert werden.
:
Administration (local, regional, national), Universities or other education institutions, Private enterprises
TU Graz - Institut für Wasserbau und Strömungswissenschaften, Land Steiermark - Wasserwirtschaft und Baubezirksleitung Bruck and der Mur, Kraftwerksbetreiber - EVN Energieversorgung Niederösterreich und KELAG Kärnten
Österreichische Fischereigesellschaft 1880 Wien vertritt die örtliche Fischerei.
Photos, illustrations, documents
Geschiebesituation Kalte Mürz nach HW im September 07 [12.09.2007].Die derzeitige Klimasituation bringt in den Kalkalpen einen verstärkten Frost- und Tauwechsel und damit verstärkt Geschiebeeinstöße.
Other documents
Gegenüberstellung der klassischen und der ökologisch dynamischen Buhnenformen.
Klassische und ökologische Buhnen.doc
(Bei der Gegenüberstellung vor und nach Fertigstellung der Maßnahmen beim KW Trieb kann man anhand der Messergebnisse die Wirkungsweise der positiven Geschiebetriebeffekte deutlich erkennen.
Zusammenfassung der Ergebnisse.