Moderne Wasserwirtschaft
Moderne Wasserwirtschaft Moderne Wasserwirtschaft
Integriertes Wasserressourcenmanagement - vom Überfluss zur Wassernot - Institut für Wasser und Gewässerentwicklung Franz Nestmann Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Universität Karlsruhe (TH)
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- Seite 6 und 7: Betrieb von Staustufen Schluchseewe
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- Seite 20 und 21: Lageplan Gua Bribin Trockenzeit: Q
- Seite 22 und 23: Ausbauvariante Institut für Wasser
- Seite 24 und 25: Geodätische Vermessungsarbeiten
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- Seite 34 und 35: Hilfsaktionen der Universität Karl
- Seite 36 und 37: Tauchgänge zur Erkundung des Rück
- Seite 38 und 39: Felssturz hinter Siphon mit Rückst
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- Seite 46 und 47: Institut für Wasser und Gewässere
- Seite 49 und 50: Institut für Wasser und Gewässere
- Seite 51: Menschen: - weltweit von Hochwasser
Integriertes Wasserressourcenmanagement<br />
- vom Überfluss zur Wassernot -<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Franz Nestmann<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung,<br />
Universität Karlsruhe (TH)
"Blick vom Isteiner Klotz, rheinaufwärts gegen Basel"<br />
Peter Birmann Institut für (um Wasser 1820), und Kunstmuseum Gewässerentwicklung Basel<br />
Blick vom Isteiner Klotz, heute
Schifffahrt<br />
Hochwasserschutz<br />
Wasserversorgung<br />
Nutzungsanforderungen<br />
Lebensraum<br />
Energieerzeugung<br />
Naherholung
Neubau Flusskraftwerk Rheinfelden (Hochrhein)<br />
„DIE WIEGE DER WASSERKRAFT - DAS ÄLTESTE FLUSSKRAFTWERK EUROPAS!“<br />
Altanlage:<br />
• Erbauung: 1895 - 1898<br />
• Ausbauleistung: 25 MW<br />
• Jahresbruttoerzeugung: 185 GWh<br />
Neubau:<br />
• Ausbauleistung: 116 MW<br />
• Jahresbruttoerzeugung: 560 GWh<br />
• UVP 10 Jahre / 5 Mio DM (Quelle Marx ITAS)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
3D-HN-Modellierung Zulaufbereich Wehrkraftwerk RADAG<br />
Vergleich des Strömungsverhaltens im Ausgangsentwurf<br />
Labormodell 3D-HN-Berechnung<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Geschwindigkeiten in m/s
Betrieb von Staustufen<br />
Schluchseewerk AG<br />
- Lastverteiler / Schaltanlage -<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Vergleich: Wolga – Rhein Сравнение Волги и Рейна<br />
Moskau<br />
Nischnij Novgorod<br />
Stauhaltung Rybinsk<br />
Stauhaltung Gorky<br />
Stauhaltung Tscheboksary<br />
(im Vorprojekt bearbeitet)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
W<br />
N<br />
S<br />
E<br />
Birsfelden<br />
Ryburg-Schwörstadt<br />
Säckingen<br />
Laufenburg<br />
Rheinfelden<br />
Augst-Wyhlen<br />
Reckingen<br />
Eglisau<br />
Albbruck-Dogern<br />
Rheinau<br />
Schaffhausen
Hochwasser – vom Naturereignis zur Katastrophe<br />
Geschädigte Infrastruktur<br />
Gefahr für Leib und Leben<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Zerstörung von Hab und Gut<br />
Ökologische Schäden<br />
Psychische Belastungen
Anwendungsbeispiel zur IKoNE-GIS-Fachschale<br />
Elzmündung / Gemeinde Neckarelz<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Modul zur 3D-Visualisierung (IBDS & IWG)<br />
Bedarf:<br />
• Validierung DGM, Systemgeometrie<br />
• Öffentlichkeitsarbeit<br />
Bisherige Voraussetzung:<br />
• Komplexe Rendering-Software<br />
• Spezielle Fachkenntnisse (Vergabe)<br />
• Großer Erstellungsaufwand (hohe Kosten)<br />
• Ergebnis lokal begrenzt / unflexibel<br />
Zukünftig:<br />
• Einfache Bedienoberfläche<br />
• Direkte Schnittstelle zur HN-Simulation<br />
• Freies Navigieren durch beliebig große Datenbestände<br />
• Schnelle und einfache Export von Filmdateien<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
BMBF-Verbundprojekt: „Operationelles HW-Management ...“<br />
14.08.2002<br />
Stadt<br />
Dessau<br />
Mulde<br />
20.08.2002<br />
Stadt<br />
Dessau<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Elbe<br />
Mulde<br />
Lutherstadt<br />
Wittenberg<br />
Schwarze<br />
Elster<br />
Elbe<br />
Lutherstadt<br />
Wittenberg<br />
Torgau<br />
Schwarze<br />
Elster<br />
Torgau
Vernetzung für ein integrierendes HW-Management<br />
Meteorologie<br />
Extremniederschläge<br />
N-Simulation<br />
Hydrologie<br />
Abflussvorhersage<br />
Rückhaltemaßnahmen<br />
Hydraulik<br />
Echtzeitvorhersage<br />
Flutungsmodellierung<br />
Geotechnik<br />
Deichsicherheit<br />
Versagensszenarien<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Stadt Dessau<br />
Ergebnisse<br />
online-fähige Elbe Modellkomponenten<br />
Hochwasserszenarien<br />
Handlungsempfehlungen<br />
Mulde<br />
Möglicher Nutzerkreis<br />
<strong>Wasserwirtschaft</strong><br />
Kommunale Fachbehörden<br />
Katastrophenschutz<br />
Mögliche Einsatzbereiche<br />
Planungsinstrument zur Vorsorge<br />
Trainingswerkzeug für Einsatzstäbe<br />
Entscheidungshilfe im Katastrophenfall
Wasserqualitätsprobleme<br />
• Nahfeldmodell:<br />
• CORMIX (IfH)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Luftbild des Alpenrhein
…ein Restrisiko bleibt<br />
Beispiele<br />
Hochwasserschäden 2002 (MunichRe)<br />
Deutschland: 9.200 Mio. €<br />
Europa: > 20.000 Mio. €<br />
Hochwasserschadenpotenziale<br />
am Rhein bei Extremereignissen (IKSR)<br />
Oberrhein 11.978 Mio.€<br />
Niederrhein: 20.333 Mio.€<br />
Rheindelta: 130.866 Mio.€<br />
Daimlerwerke Stuttgart<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Pumpen im Turbinenbetrieb –<br />
ein Höhlenkraftwerk zur Trinkwassergewinnung auf Java<br />
BMBF- BMBF Verbundprojekt<br />
„Erschließung und Bewirtschaftung unterirdischer Karstfließgewässer<br />
Karstfließgewässer<br />
Yogyakarta Special Province, Province,<br />
Indonesien“<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Untersuchungsgebiet<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Gunung Sewu („Die 1000 Hügel“) in der Regenzeit<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Gunung Sewu („Die 1000 Hügel“) in der Trockenzeit<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
„Jaran“
Lageplan Gua Bribin<br />
Trockenzeit: Q = 1,5 - 2 m³/s<br />
Regenzeit: Q = 2 - 10 m³/s<br />
1st drilling (end of year 2002)<br />
hydro power system<br />
• Kompakter elliptischer Querschnitt<br />
(L ≈ 40 m / B ≈ 10 m / H ≈ 6 m)<br />
• geringe Wassertiefe / ebene Sohle<br />
(Wasserhaltung möglich)<br />
• keine visuell erkennbare Klüftigkeiten<br />
(detaillierte Analyse TP2 / TP4)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Wasserförderung im 24h-Betrieb:<br />
70 Liter pro Kopf und Tag<br />
für ca. 75.000 Menschen<br />
Energieerzeugung aus Wasserkraft:<br />
Leistungspotential ca. 300 kW<br />
bei Bemessungsabfluss 2 m³/s
Ausbauvariante<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Fließrichtung<br />
Finite-Elemente Berechung (oben) und CAD-Bild<br />
(unten) der Sperrmauer
Pumpen im Turbinenbetrieb (PAT)<br />
Prüffeld KSB AG<br />
Teststand Universität Karlsruhe<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
PAT als „appropriate technology“:<br />
• geringe Investitionskosten<br />
• robust / wartungsfreundlich<br />
• minimaler Betriebsaufwand<br />
Modul zur Wasserförderung<br />
PAT: ETA-R 300-340, Spiralgehäusepumpe<br />
Efficiency (η), %<br />
95<br />
85<br />
75<br />
65<br />
55<br />
45<br />
35<br />
25<br />
15<br />
5<br />
Ergebnisse der Wirkungsgradoptimierung<br />
Non - modified stage<br />
Casing Eye Rib removed stage<br />
Inlet Impeller Rounded Stage<br />
0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24<br />
Discharge Number, Q/ND 3<br />
E fficiency<br />
Curves<br />
Power Number Curves<br />
5.2, Optimization stages on 39 rpm PAT at 1000 rpm<br />
Head Number curves<br />
9<br />
8<br />
7<br />
Power Number- P/N 3 D 5 ,<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Head Number- gH/N 2 D 2
Geodätische Vermessungsarbeiten<br />
• Einsatz Laser-Tachymetrie zur Lokalisierung der Bohrstelle<br />
(Leica TCR 1102)<br />
• Numerische Analyse der Fehlerfortpflanzung<br />
Polygonzüge mit Fehlerellipsen (unmaßstäblich)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Cave Entrance<br />
Rot: Relative Fehlerellipse zur Prognostizierung der Durchschlagsgenauigkeit<br />
Halbachsen 19,5 / 1,6 cm
Bribin – Bau der Zufahrtsstrasse – März 2004<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
30 m<br />
Einstieg in<br />
Doline (120 m)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
WASSER ist …<br />
"Das Prinzip aller Dinge ist das Wasser,<br />
denn Wasser ist alles und ins Wasser<br />
kehrt alles zurück." (Thales von Milet)<br />
"Alles ist aus dem Wasser entsprungen!<br />
Alles wird durch das Wasser erhalten!"<br />
(Johann Wolfgang von Goethe )<br />
„Wasser ist eine farblose Flüssigkeit, die<br />
schwarz wird, wenn man sein Gesicht<br />
darin wäscht.“ (Mickey Mouse)
Shaft drilling by WIKA and Herrenknecht (06/04 – 12/04)<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Infrastructure on<br />
construction site<br />
Operation of the drilling head<br />
Steel segments
Erster Meilenstein Ende 2004<br />
Durchbruch in 98,40 m Tiefe<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Baustellenbesichtigung durch den<br />
indonesischen Saatspräsidenten
Delegationsreise von Ministerin Bulmahn<br />
Wehranlaga Gua Bribin Modell der Wehranlage an der Universität Gadjah Mada<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Bild rechts:<br />
Ministerin Bulmahn<br />
Prof. Dr. Agus Maryono<br />
(ehemaliger Mitarbeiter IWG)<br />
Fr. Dr. Kiefer (BMBF)
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Merapi Juni 2006
Erdbeben am 27. Mai 2006<br />
Hilfsaktiionen der Universität Karlsruhe & Cap Anamur<br />
Verteilung von Hilfsgütern (Nahrungsmittel, Zelte, Werkzeug, etc)<br />
in Bantul, Klaten und Gunung Kidul<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Klaten
Hilfsaktionen der Universität Karlsruhe & Cap Anamur<br />
Nutzung des Netzwerkes zur Einleitung & Koordinierung von Hilfsmaßnahmen<br />
Wiederaufbauarbeiten der Grundschule Glompong<br />
Institut für 04.Juni Wasser – und “together Gewässerentwicklung<br />
…
Hilfsaktionen der Universität Karlsruhe & Cap Anamur<br />
July 2006<br />
Sept. 2006<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Nov. 2006<br />
Sept. 2006
Auswirkung des Erdbebens auf das Gua Bribin-Projekt<br />
• Keine sichtbaren Schäden an konstruktiven Elementen<br />
• ABER: Anstieg der Wasserstände in der Höhle um ca. 1,5 m<br />
infolge eines Felssturzes<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Tauchgänge zur Erkundung des Rückstaueinflusses<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Felssturz hinter Siphon mit Rückstaueffekten<br />
7<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
6<br />
4<br />
3<br />
8<br />
2<br />
5<br />
1: 6 m 3<br />
2: 250 m 3<br />
3: 6 m 3<br />
4: 70 m 3<br />
5: 140 m 3<br />
6: 160 m 3<br />
7: 15 m 3<br />
8: 300 m 3
Sprengung<br />
Sprengarbeiten (06 – 14 Nov. 06)<br />
Deutsch-Indonesiches Sprengteam<br />
Vorher<br />
Nachher<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Integriertes<br />
Wasserressourcen-Management Wasserressourcen Management (IWRM),<br />
Institut für Wasser<br />
und Gewässerentwicklung,<br />
Universität Karlsruhe<br />
in Gunung Kidul, Indonesien<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
IWRM-Grundkonzeption<br />
2+2 Konzeption/<br />
Capacity Building<br />
Erkundung der<br />
Wasserressourcen<br />
Öffnung neuer Märkte/<br />
Appropriate Technologies<br />
Nachhaltigkeit/<br />
Partizipation<br />
Schutz der Wasserressourcen/<br />
Nachhaltige Nutzung<br />
Wassermengenbewirtschaftung/<br />
regenerative Energie<br />
Verbesserung der<br />
Lebensbedingungen<br />
Abwasser-/Abfallbehandlung<br />
Wasserverteilung /<br />
Zwischenspeicherung<br />
Technikfolgenabschätzung<br />
Trinkwassergütesicherung<br />
Sozio-ökonomische<br />
Rahmenbedingungen<br />
Ökologische und<br />
betriebswirtschaftliche<br />
Bewertung
Wassermengenbewirtschaftung<br />
Variante: Druckrohrleitung aus Holz<br />
Physikalisches<br />
Modell an der<br />
Universität Karlsruhe<br />
Simulation an der VA-SHS<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Gua Seropan (Wehr)<br />
Gua Seropan (Wasserfall)
Die<br />
Kühlbox !!!
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Gua Bribin
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Bernd Unger<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Menschen:<br />
- weltweit von Hochwasser bedroht: ~ 1 Mrd.<br />
→ Prognose bis zum Jahr 2050: ~ 2 Mrd.<br />
- mit zu wenig und schlechtem Trinkwasser: ~ 1,7 Mrd.<br />
→ Prognose bis zum Jahr 2050: ~3 Mrd<br />
- die täglich an Wassermangel und Folgenkrankheiten sterben: 15000<br />
UNU/IPCC<br />
Marco Benner, Zsolt Berner, Hans Joachim Blass, Edgar Bohner, Jochen Deuerlein, Susanne Fach,<br />
Peter Fellmoser, Martin Fenchel, Stephan Fuchs, Rainer Görlacher, Jan Guckes, Werner Helm, Philipp Klingel,<br />
Manfred Lösche, Tobias Lux, Ikhwan Muhammad, Harald Müller, Thomas Mutschler, Franz Nestmann,<br />
Thomas Neumann, Peter Oberle, Günter Schmitt, Ulrich Scholz, Punit Singh, Soli Solichin, Doris Stüben,<br />
Karen Thiede, Bernd Unger, Martin Vetter<br />
www.hoehlenbewirtschaftung.de<br />
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung<br />
Doing small things in a big way
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