Hermann Grengg: Zur Vollendung seines 70. Lebensjahres Gewidmet von Seinen Schülern Mitarbeitern und Kollegen [1. Aufl.] 978-3-7091-4602-6;978-3-7091-4752-8

Table of contents :
Front Matter ....Pages i-vi
Die Bedeutung der gespannten Grundwässer für die Wasserversorgung der Steiermark und des südlichen Burgenlands (Arthur Winkler-Hermaden)....Pages 86-90
Grundwasserentnahme und Bodenwasserhaushalt (Max Breitenöder)....Pages 90-93
Die versuchsmäßige Bestimmung der Wandrauhigkeit (Siegfried Radler)....Pages 93-96
Das Problem der Ermittlung einer Jahresschiebefracht aus einer beschränkten Zahl von Messungen (Harald Kreps)....Pages 96-99
Selbsttätige Entkiesungs- und Entsandungsanlagen (Walter Sunnber)....Pages 99-108
Alte Probleme des Grundbaues — moderne Wege zu ihrer Bewältigung (Veder Christian)....Pages 108-117
Geologisches vom Ennskraftwerk Altenmarkt (Eberhard Clar)....Pages 117-123
Über die Schalenbauweise bei Wehrverschlüssen (Hermann Beer)....Pages 123-127
Der Rückstau von Tosbeckenendschwellen beim Wehrdurchfluß (Oskar Beer)....Pages 127-129
Der Spiralauslaß bei Niederdruckanlagen (Paul Oberleitner, Peter Oberleitner)....Pages 129-132
Die Formgebung der Spiralenauslässe an der Kraftstufe St. Pantaleon (Hugo Tschada)....Pages 132-136
Fallhöhenverluste in der Wasserführung des Lünerseewerkes (Walter Buchegger)....Pages 136-142
Bauerfahrungen beim Ennskraftwerk Hieflau der STEWEAG (Eduard Wellacher, Helmuth Kuscher)....Pages 142-150
Beitrag zur Terminologie der Wasserkraftspeicher (Ferdinand Wehrschütz)....Pages 150-152
Gestaltungsaufgaben an Wasserkraftwerken (Fritz Haas)....Pages 153-154
Ausschreibung, Vergebung und vertragsmäßige Abwicklung von Tiefbauten (Rudolf Bratschko)....Pages 154-156
Entwurfsprobleme und Bauerfahrungen beim Innkraftwerk Imst der TIWAG (Harald Lauffer)....Pages 157-166

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ISBN 978-3-7091-4602-6 ISBN 978-3-7091-4752-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-7091-4752-8

Zum Geleit ! Der Ordinarius fur Wasserwirtschaft, Grundbau und Konstruktiven Wasserbau an der Technischen Hochschule in Graz, Dipl.-lng. Dr. techn. Hermann Grengg, vollendete am 14. Janner 1961 sein 70. Lebensjahr. Dies sollte uber allgemeinen Wunsch der Anla/J sein, seine gro/Jen Verdienste als akademischer Lehrer und seine hervorragenden Leis tun gen als Wasserkraftingenieur durch eine Festschrift zu wurdigen. Dem verstandnisvollen Entgegenkommen der Herausgeber und der Schriftleitung der ,,Osterreichischen Wasserwirtschaft" und des Osterreichischen Wasserwirtschaftsverbandes ist es zu danken, da/J die Festschrift verwirklicht werden konnte. Besonderer Dank gebuhrt auch dem Springer-Verlag Wien und alien anderen, die dieses Werk gefordert haben. Der vorgegebene Rahmen einer Zeitschrift lie/J es allerdings nicht zu, a/le Freunde und Verehrer Grenggs im In- und Ausland zur Mitarbeit aufzurufen. Die Beschrankung auf seine Kollegen, Schuler und langjahrigen Mitarbeiter war daher eine zwingende Notwendigkeit, die von den nicht zu Wort kommenden Freunden nicht als Zurucksetzung auf gefa/Jt werden moge. Die Beitrage dieser Festschrift sind daher dem allseits verehrten Lehrer und Meister Grengg gewidmet als ein Zeichen der Dankbarkeit und als Beweis dafur, da/J seine Saat auj fruchtbaren Boden gefallen ist. Der Festschriftausschu/J

H. Beer

M Breitenoder

H. Lauffer

K. Tanzer

o. Prof Dipl.-Ing. Dr. techn. Hermann Grengg als Hochschullehrer Grenggs Bindungen zur Technischen Hochschule in Graz gehen in die Zeit vor dem ersten Weltkrieg zuruck, in der er sich als Maturant der Landesoberrealschule - die im Geiste von Erzherzog Johann der Vorbereitung fur das Studium an der Technischen Hochschule diente - an der Fakultat fur Bauingenieurwesen inskribierte. Von den damaligen Lehrern, deren Namen vielfach noch ehrenvoll genannt werden, fuhlte sich Grengg besonders von FerdinandWittenbauer und Philipp Forchheimer angezogen, die sein Studium nachwirkend auf seine weitere berufliche Laufbahn wesentlich beeinflu/Jt haben. Den Oberleutnant d. R. nahm nach dem Ende des ersten Weltkrieges wieder die Hochschule auf, und sein zweijahriges Wirken als Assistent fur Baumechanik ist besonders dadurch gekennzeichnet, dajJ er fur den erkrankten Lehrkanzelvorstand die Vorlesungen supplieren mu/Jte. Grengg hat hier als Frontkampfer fur die Frontkampfer diese schwierige Materie in eigenpersonlicher Gestaltung und in der ihm eigenen klaren Sprache gebracht, und zahlreiche Ingenieure, die heute in angesehener Stellung tatig sind, gedenken noch dankbar dieses seines Wirkens.

Der Obertritt in die Praxis entfernte Grengg aus dem Wirkungsbereich unserer Hochschule. Aber der bereits in leitender Stellung befindliche Ingenieur kehrte 1930 als Doktorand wieder zu seiner alma mater zuruck und promovierte mit Auszeichnung mit einer Dissertation ,,Der Speicherbau im Teigitschgebiet". Neben verantwortungsvoller Berufsarbeit bereitete Grengg in der Folge auch seine Habilitation fur das Fachgebiet ,, Wasserkraftwirtschaft" vor. Nach Erhalt der ,,venia legendi" hat er als Privatdozent und Lehrbeauftragter an unserer Hochschule den Grundbau gelesen, wobei er aus seiner reichen praktischen Erfahrung schopfen und den Studierenden diesen bedeutungsvollen Sektor des Bauens lebensnah vermitteln konnte. Seine Berufung nach Wien in den Vorstand der Alpenelektrowerke zur Losung umfassender Aufgaben des osterreichischen W asserkraftausbaues brachte fur unsere H ochschule den schmerzlich empfundenen Verlust ihres Dozenten, fur Grengg aber verantwortungsvollste Gro/laufgaben. Es folgte der zweite W eltkrieg mit seinem unseligen Ende, von dem auch die H ochschule schwer betroffen wurde. Die verwaiste Wasserbaulehrkanzel blieb besonders Lange unbesetzt, und es war fur die Hochschule wahrhaft ein Gluckstag, als es schliefllich im ]ahre 1948 moglich war, an Grengg den Ruf an jene Lehrkanzel ergehen zu Lassen, die einst sein verehrter Lehrer Forchheimer innehatte. Einer Supplentur durch Grengg folgte bald seine Ernennung zum Ordinarius und damit begann ein fur die Hochschule au/lerordentlich segensreiches Wirken. Grengg hat in seiner zwolfjahrigen Tatigkeit als Ordinarius die Dreiheit des Aufgabenbereiches eines Hochschullehrers, d. i. die Forschung, die Lehre und die Mitarbeit an den Ingenieuraufgaben der Gegenwart in schoner harmonischer Form gepflegt und damit nicht nur zahlreichen H orern, die heute in der Prxais wirken, wesentliche Voraussetzungen fur den Ingenieurberuf mitgegeben, sondern auch in hohem Ma/le zum Ansehen unserer .alma mater beigetragen. Selbst Bauingenieur mit Leib und Seele und mit der uberzeugenden Kraft des Wortes begabt, hat Grengg es verstanden, seine Rorer fur den Bauingenieurberuf zu begeistern und das Berufsethos des Ingenieurs seinen Schulern einzupflanzen. Immer wieder fuhrt er sie weg von dem angelernten Wissen an die praktisch schopferische Tatigkeit des Ingenieurs heran, und seine ungemein reiche, aus einem erfullten Berufsleben hervorgegangene Erfahrung ist ein unschatzbares Geschenk fur jene, die das Gluck haben, zu seinen Mitarbeitern oder SchUlern zu zahlen. Grengg hat an unserer Hochschule den Weg weiter verfolgt, den ihm sein Lehrer Forchheimer gewiesen hat, und das wasserbauliche Versuchswesen ausgebaut. In seinem Behelfslabor, bei dessen Einrichtung er ganz allein auf seine Tatkraft angewiesen war, hat er eine grofle Zahl grundlegender Versuche fur die Probleme des W asserkraftausbaues durchgefuhrt und dem Ingenieur anwendungsreif ub~r­ mittelt. Sein gro/lter Wunsch, eine sinnvoll eingerichtete Versuchsanstalt fur Wasserbau zu errichten, geht nun in Erfullung. Auch hier zeigt sich wiederum der sorgfaltig planende Ingenieur Grengg und der souverane Beherrscher der Materie. Mit einem Minimum an Kosten wird hier ein hochsten Anforderungen gewachsenes Labor entstehen. Grengg hat die Hochschule auf vielen internationalen Kongressen vertreten, so unter anderem im ]ahre 1959 in den USA und in Kanada. Seine Referate und Fachvortrage haben stets eine au/Jerordentliche Anziehungskraft auf die Ingenieure ausgeubt, und es war fur uns stets ein Erlebnis, seinen mit der Meisterschaft eines Kunstlers vorgetragenen Ausfuhrungen zu lauschen, welche die Probleme an der Wurzel pack ten. Grengg hat immer eigene Entwurfe hoher eingeschatzt als Veroffentlichungen. Seine wissenschaftlichen Arbeiten haben daher in erster Linie Projekte und Ausfuhrungen aus seiner Hand zur Grund/age und behandeln weiters die Kernprobleme des W asserkraftausbaues und der Wasserwirtschaft. Zahlreiches Versuchsmaterial harrt noch der Veroffentlichung. Auch als Herausgeber der Schriftenreihe ,,Die Talsperren bsterreichs" hat sich Grengg im In- und Ausland einen guten Namen gemacht. Die T echnische H ochschule in Graz entbietet ihrem verdienstvollen Ordinarius die besten G!Uckwunsche zur Vollendung des 70. Lebensjahres. Das Professorenkollegium ist stolz darauf, einen so hervorragenden lngenieur, Lehrer und Forscher in seinen Reihen zu haben und gedenkt dankbar des segensreichen Wirkens von Professor Grengg fur die ]unger der Ingenieurbaukunst und zur Mehrung des Rufes und des Ansehens unserer Hochschule in bsterreich und in der ganzen Welt.

H. Beer

Hermann Grengg dem unermudlichen Vorkiimpfer fur den Wasserkraftausbau in Osterreich zur Vollendung des 70. Lebensjahres Der entscheidende Schritt fur den beruflichen Lebensweg Grenggs war der 1922 erfolgte Eintritt in die STEWEAG. In sechzehnjiihriger leitender Tiitigkeit hat Grengg an der Entwicklung der steirischen Landesgesellschaft, an den ersten Ansiitzen fur eine systematische Wasserkraftnutzung und fur einen Verbundbetrieb zwischen hydraulischen und thermischen Kraftwerken entscheidenden Anteil gehabt. Damals befaPte sich Grengg erstmalig mit dem Tauernproblem, und zwar als Kritiker des von der AEG-Berlin nach den phantastischen Ideen eines bergfremden Ingenieurs vorgeschlagenen Riesenprojektes. Fur den Entwurf des Ennskraftwerkes Hieflau erhielt er 1934 den ersten Preis eines von der Volkerbundliga in Wien zur Bekiimpfung der Arbeitslosigkeit veranstalteten Wettbewerbes. Nach dem Umsturz des Fruhjahres 1938 hat Grengg vergeblich versucht, Hieflau durchzusetzen. Vberraschend kam dann die Berufung in den Vorstand der neu gegrundeten Alpen-Elektro-Werke AG., der Vorliiuferin des heutigen Verbundkonzerns. Zusammen mit dem Tiro/er Elektroingenieur Steiner war Grengg fur die Neuordnung der Energieversorgung im osterreichischen Raum und fur den Aufbau eines ubergeordneten Verbundbetriebes verantwortlich. Ohne politische Forderung muftte Grengg den Wasserkraftausbau gegen Unverstand und Miftgunst durchsetzen. Das 1942 angelaufene Draukraftwerk Schwabegg, die Hauptstufe der Werksgruppe GlocknerKaprun mit der Betriebsaufnahme im Herbst 1944, das Draukraftwerk Lavamund (eroffnet 1944) und die Osterreich wieder verlorengegangenen Draustufen Unterdrauburg (1943) und Marburg, das Murkraftwerk Dyonisen, das Innkraftwerk Kirchbichl und das Gerloswerk sind die bleibenden Zeugen der trotz groftter Schwierigkeiten fur die osterreichische Energiewirtschaft erreichten Erfolge. Nach dem Zusammenbruch 1945 schien dies alles nur belastend zu sein; ohne jedenRechtsgrund wurde Grengg von der amerikanischen Besatzungsmacht uber ein Jahr Lang festgehalten. Ungebeugt begann er 1947 als freiberuflicher lngenieur wieder von vorne, und sehr bald fanden Ratsuchende den Weg zu ihm nach Thumersbach, so auch der vie/ zu fruh verstorbene Statiker Ernst Chwalla, mit dessen Hilfe Grengg die Gewolbemauerbauweise fur die Limbergsperre durchsetzen konnte. Auf einem kleinen Reiftbrett hat Grengg damals das Salza-Kraftwerk, die Rannasperre, das Kalserbachkraftwerk, die Hierzmannsperre und vie/es andere entworfen. Auch nach seiner Berufung an die Grazer Hochschule blieb Grengg weiterhin beratend tiitig, um so mehr, als er 1951 zum stiindigen Mitglied der Staubeckenkommission ernannt wurde. Bereits der erste behelfsmiiftige Ausbau des Wasserbaulabors brachte Untersuchungsauftriige aus ganz Osterreich, und heute gibt es kaum eine Baustelle oder ein Wasserkraftprojekt, an dem Grengg nicht maPgeblich als Berater, Gutachter oder durch Modellversuche he/fend beteiligt war. So z. B. fur das Donaukraftwerk ]ochenstein (Beratung und Modellversuche uber die Gesamtanordnung), Donaukraftwerk Ybbs-Persenbeug (Gutachter der Wasserrechtsbehorde), Donaukraftwerk Aschach (Schleusenversuche), lnnkraftwerk Prutz-lmst (zahlreiche wasserbauliche Modellversuche), die Ennskraftwerke Hieflau, Altenmarkt und Losenstein, das Freibach-Kraftwerk und viele andere. Von Projekten weiterhin fur das Kaunertalkraftwerk, den Durlasspeicher, den Kopsspeicher und das Maltaprojekt, die a/le mit Grenggs Mithilfe entstanden sind. 1950 war er drei Monate als Gutachter in Argentinien tiitig. Aus dieser glanzvollen Reihe von Kraftwerken und Projekten als Ergebnis der 40jiihrigen I ngenieurtiitigkeit Gren g gs mussen einige Leistun gen besonders hervorgehoben werden: Die Losung der Tauernfrage im osterreichischen Sinn, die Grengg 1938 mit der Durchsetzung des Gruppenausbaues und der Verwirklichung seines Bauplanes fur die Werksgruppe Glockner-Kaprun gelungen ist. Die noch vor Kriegsende, allerdings ohne Sperre, erreichte Betriebsaufnahme der Hauptstufe Kaprun hat dem T auernkraftwerk das Schicksal der Otztaler Baustellenruinen erspart und eine wichtige Voraussetzung fur den osterreichischen W iederaufbau geschaffen.

Die Wiederentdeckung der Drau als besonders giinstige Wasserkraft und der Beginn des Ausbaues einer geschlossenen Draukette, von der das K raftwerk Schwabegg bereits 1942 anlaufen konnte. Mit den Draustufen Unterdrauburg, Lavamiind und Marburg konnte Grengg auch das Pfeilerkraftwerk erstmalig verwirklichen, das von ]ugoslawien fiir den weiteren Ausbau beibehalten wurde. Die Einfiihrung der Gewolbebauweise im Talsperrenbau in Osterreich, die unbestritten Grenggs Verdienst ist. Die bei der 1941/42 erbauten Gerlosmauer gewonnenen Erfahrungen bildeten die Grundlage fiir die erstmalig 1943 beschlossene Ausfiihrung der Limbergsperre als Gewolbemauer. Die Staumauern Salza, Ranna, Hierzmann und der Studienentwurf 1948 fiir die Limbergsperre sind weitere Marksteine seines erfolgreichen Kamp/es um die Gewolbemauerbauweise. Als begeisterter Bergsteiger und Bewunderer der freien Natur ist ihm der Gewissenskonflikt zwischen Naturliebe und lngenieurpflichten nicht erspart geblieben. Er hat aber mit vielen Beispielen bewiesen, da/J die Losung von Bauingenieuraufgaben, die nach seinen Worten den Dreiklang von Wasser - Gelande - Bauwerk um/assen mu/J, in echter Baukunst gipfeln kann. In seinen Werken kommt die strenge Auffassung vom lngenieurberuf zum Ausdruck, die Grengg seinen Freunden, Mitarbeitern und Schiilern vermittelt hat und die uns alien ein Vorbild sein sollte. Osterreich kann wirklich stolz sein, einen solchen Mann zu den Seinen zu zahlen. Seine Fachgenossen aber wiinschen dem ]ubilar, da/J er uns noch viele ]ahre als unbestechlicher Mahner und Rufer zur Seite stehen moge.

H. Lauffer

Inha1tsverzeichnis Winkler-Hermaden, A.: Die Bedeutung der gespannten Grundwasser fiir die Wasserversorgung der Steiermark und des siidlichen Burgenlands. Mit 2 Textabbildungen Breitenoder, M.: Grundwasserentnahme und Bodenwasserhaushalt. Mit 5 Textabbildungen Radler, S.: Die versuchsma/Jige Bestimmung der Wandrauhigkeit. Mit 2 Textabbildungen . Kreps, H.: Das Problem der Ermittlung einer ]ahresschiebefracht aus einer beschrankten Zahl von M essungen Schober, W.: Selbsttatige Entkiesungs- und Entsandungsanlagen. Mit 17 Textabbildungen Veder, Ch.: Alte Probleme des Grundbaues - moderne Wege zu ihrer Bewaltigung. Mit 6 Text. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . abbildungen Clar, E.: Geologisches vom Ennskraftwerk Altenmarkt. Mit 4 Textabbildungen Beer, H.: Uber die Schalenbauweise bei Wehrverschliissen. Mit 13 Textabbildungen . Beer, 0.: Der Riickstau von Tosbeckenendschwellen beim Wehrdurchflu/J. Mit 4 Textabbildungen Oberleitner, P. und P. Oberleitner: Der Spiralausla/J bei Niederdruckanlagen. Mit 7 Text. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. abbildungen Tschada, H.: Die Formgebung der Spiralenauslasse an der Kraftstufe St. Pantaleon. Mit 5 Text. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . abbildungen Buchegger, W.: Fallhohenverluste in der Wasserfiihrung des Liinerseewerkes. Mit 8 Textabbildungen Wellacher, E. und H. Kuscher: BauerfahrunKen beim Ennskraftwerk Hieflau der STEWEAG. Aus dem Arbeitsgebiet der Steirischen Wasserkraft- und Elektrizitats-Aktiengesellschaft, Graz. Mit 5 Textabbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wehrschiitz, F.: Beitrag zur Terminologie der Wasserkraftspeicher Haas, F.: Gestaltungsaufgaben an Wasserkraftwerken Bratschko, R.: Ausschreibung, Vergebung und vertragsma/Jige Abwicklung von Tiefbauten. Ge. . . . . . . . . . . . . . . . danken und Anregungen Lauffer, H.: Entwurfsprobleme und Bauerfahrungen beim Innkraftwerk Imst der TIWAG. Mit 16 Textabbildungen (Aus ,,Osterreichische Wasserwirtschaft", ]ahrgang 13, 1961, Heft 5/6)

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A. Winkler·Hermaden:

Osterreichische Wasserwirtschaft

Die Bedeutung der gespannten Grundwasser fiir die W asserversorgung der Steiermark und des siidlichen Burgenlands Von Dr. phil. Arthur Winkler-Hel'maden, o. Prof., Graz Mit 2 Textabbildungen

schen Hiigelland, aber auch am und nahe dem Grundgebirgssaum steigen zahlreiche, mehr oder minder stark mineralisierte Kohlensiiuerlinge auf, welche, ersichtlich an jungen Bruchstorungen in der jiingeren Schichtbedeckung, weiters an den . Die gespannten Grundwiisser in den steirisch- unmittelbaren Saum des jungtertiiiren Trachytsiidburgenliindischen Hiigelland- und Talberei- Trachyandesitmassiv von Gleichenberg und auch an die Ausstriche basaltischer Erosionsspalten gekniipft sind. Diese verdan1 ~ ken ihr meist natiirliches 2~ Aufsteigen bis zur Ober3 {]) fliiche und ihren Austritt an zahlreichen Briichen .······ 4 nicht nur dem starken 5 ,,.,. ....... ./ Auftrieb als mechanisches Kohlensiiurewasser6 gemisch, sondern zweifels?' ill ohne auch dem in den ~\ durchliissigen Sedimentschichten allgemein herr· schenden artesischenUber• druck. Die riiumliche •\ Verteilung der erbohrten gespannten W ii s s er erstreckt sich aus dem Siidwestbereich des steirischen Hiigellandes (speziell Kainachtal, Stainztal, LaBnitztal) iiber den Raum von siidlich von Graz nach Siidosten bis zur siidlichen Landesgrenze im Raum von StraB-Mureck bis nach Radkersburg; ostwiirts von Graz iiber das Gebiet von W eiz, Gleisdorf und Kirchbach in jenes von Hartberg, Fiirstenfeld, Feldbach-Fehring und siidlich von Bad Gleichenberg; weiters nahezu auf das gesamte Gebiet des siidliMa/Jslab chen Burgenlandes an der 1(} 15 2Nm 0 Pinka, im Strem- und unteren Raabtal; schlieBlich dariiber hinaus in das Abb. 1. Legende zur Kartenskizze der gespannten Brnnnen des steirisch-siidbnrgenlandischen anschlieBende westungaBe:

..

Abb. 3. Beziehungslinien zwischen Q und l nach der Gleichung .

h -1

Q = 6,04 · - 1 1-

(mm/Tag)

ebene; h 1 ist die Standrohrspiegelhohe des Ruhedrucks iiber der Unterseite der Deckschicht; h 2 ist die Standrohrspiegelhohe des Grundwasserstromes in der zentralen Entnahmeebene der Pflanze, gemessen von der Unterseite der Deckschicht aus.

Guler Grund'10.l.lerleiler

Abb. 4

unterschied ~ h der Teilbetrag ~ h 1 verbraucht, so verbleibt fiir die Durchstromung der Teilstrecke 12 der Teilbetrag Ii h 2 = ~ h - ~ h 1 iibrig.

93

S. Radler: Die verRuchsmii.fiige Bestimmung der Wandraubigkeit

Jahrgang 13, Heft 5/6

Demnach ist:

GI. (4) in Gl. (2) eingesetzt ergibt: Qs=~h

Es gilt nun:

Q. = vr. F (m 3/s) (Kontinuitatsgleichung)

(1)

oder nach dem Darcyschen Gesetz:

Q. = kr1

(2)

3

J

Aus Grunden der Kontinuitat der Stromung ist andererseits:

Qs -_ k r2

Li h - Li h,

12

.F

(m 3; s) ,

Li h

11

Li h - Li h, '

12

.

+'kr,. 1

1

(m3/s).

kf . kf

86,4. 10 6 • ~ h k 1 '+ k' 1 (mm/Tag). f,. 2 f, . 1

Dieses Ergebnis ist unter Ansatz verschiedener

(3)

d. h. also: die sekundlich durch die mineralische Schicht (1 1) stromende Wassermenge ist bei einem zur V erfiigung stehenden anteiligen Standrohrspiegelunterschied von /),.hi (m) gleich der sekundlich durch die Torfschicht (1 2 ) stromenden Wassermenge bei einem zur Verfiigung stehenden anteiligen Standrohrspiegelunterschied Ii h 2 = = /),. h - /),.hi (m). Setzt man nun GI. (2) = = GI. (3), so erhalt man:

kr1 · - - ' · F = kr

'

Die tagliche W assernachlieferung m mm Wassersaule ergibt sich zu QTag =

t:}, ·F (m /s).

kr. kr . F kf,. 12

1

I

:

I

--1

Beriicksich/1gung von 2 verschiedenen _, Durchldssigkeilsbeiwerlen kr, und kr, der Oeckschicht_ und d~r Torfau/lagerschich/_--

r

·F

2

oder

J

4

5

Durchlassigkeitsbeiwerte kr1 und kr 2 m Abb. 5 aufgetragen.

Die versuchsmiifiige Bestimmung der W andrauhigkeit Von Dipl.-lng. Dr. techn. Siegfried Radler, Steyr Mit 2 Textahhildungen

I. Einleitung Die Wahl des Rauhigkeitsbeiwertes stellt den planenden Wasserbauingenieur stets vor ein schwieriges Problem. Fiir die Berechnung des Energieverlustes info}. ge Wandreibung bei offenen Gerinnen und Druckstollen wurden allgemein die Formeln von Chezy, Gauckler -Manning-Strickler, Forchheimer, Ludin und weiteren mit ihren zugehorigen, aus der Erfahrung bekannten Beiwerten verwendet. Dem hydraulischen Radius wird jedoch bei Anwendung dieser Rauhigkeitsbeiwerte in nicht geniigendem AusmaBe Rechnung getragen, so daB gleichen Rauhigkeiten bei wechselnder Geometrie des DurchfluBquerschnittes verschiedene Rauhigkeitsbeiwerte zuzuordnen sind. Die Beiwerte sind teilweise auch, bedingt durch den Aufhau der ihnen entsprechenden FlieBformel, nicht dimensionsrein. Eine hefriedigende, exakte Losung hrachten erst die Versuche von Nikuradse1 und Prandtl2, in denen der Rauhigkeitsheiwert der Chezy-Formel mit Hilfe der ,,Sandrauhigkeit s" (mm) bzw. ,,aquivalenten" oder auch ,,ahsoluten" Rauhigkeit

6

mm Grundwassernachliefervng pro Tag

Ahh. 5

(4)

~

bestimmt wurde. Diese mit dem LangenmaB (mm) definierte Qualifikation der Stollen- und Gerinnehaut stellt jedoch keine mit iiblichen MeBmethoden meBbare GroBe der Rauhigkeitserhehungen dar, sondern ist nur aus Messungen oder Vergleichen bestimmbar. Das RauhigkeitsmaB ,,s" giht lediglich einen fiir die Rauhigkeit kennzeichnenden Mittelwert in Millimetern an. Mit Ausnahme des von L. Rahm 3 entwickelten Verfahrens zur Bestimmung des RauhigkeitsmaBes in unverkleideten Felsstollen (wellige Rauhigkeit) gibt es fiir die herkommlichen Rauhigkeitsarten kein unmittelbares Berechnungs· oder Priifverfahren fiir die s-Werte. An dem Institut fiir Hydraulik, Landwirtschaftlichen Wasserbau und Siedlungswasserbau der Technischen Hochschule in Graz wurde ein Priifverfahren enwickelt, das an Hand einer Versuchseinrichtung die Moglichkeit hietet, das RauhigkeitsmaB der Stollenhaut auf Grund eines zur V erfiigung stehenden, technologisch gleich ausgebildeten Prohestiickes, zu hestimmen1. 1 Die Ausarheitung dieses Priifverfahrens wurde vom Verfasser als Dissertation an der Technischen Hochschule in Graz eingereicht. Priifer waren Prof. Doktor Breitenoder und Prof. Dr. Grengg.

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S. Radler:

II. Versuchseinrichtung Richtungweisend fiir den Versuchsaufbau war die von F. Wend t 4 beschriebene Versuchseinrichtung und deren MeBergebnisse iiber ,,Turbulente Stromung zwischen zwei rotierenden konaxialen Zylindern". Die Versuchsapparatur wurde von der Astro entworfen und hergestellt (Abb. 1). Die Fliissigkeit befindet sich wie hei Wendt s Versuchen zwischen zwei konaxialen Zylindern, deren auBerer jedoch mit der zu untersuchenden

Ahh. 1. Versuchseinrichtung

Rauhigkeit ausgekleidet ist und auf eine Drehzahl von 50-1300 U/min gebracht werden kann. Der glatte (vernickelte) lnnenzylinder ruht. Dieser ist reibungsfrei gelagert und iibertriigt die Bremskrafte (Reihungskrafte infolge Schuhspannung) iiher eine mit Umwuchtmotor ausgestattete DrehmomentemeBeinrichtung (MeBgenauigkeit 0,2 g am 15 cm langen Hehelsarm = 3,0 cmg). Zur Vermeidung der storenden Randeinfliisse durch den mitrotierenden Boden hzw. Deckel des AuBenzylinders, wurde nur ein 25 cm hreites Mittelstiick des 50 cm hohen lnnenzylinders fiir die Dbertragung der Bremskrafte herangezogen. Bei den einzelnen Rauhigkeiten und den kontinuierlich regelbaren Drehzahlen der AuBentrommel wurden nun die auftretenden Drehmomente gemessen, wohei die Bestimmung der mittleren Wassertemperatur ehen fiir den Zeitpunkt der Drehzahl- und Drehmomentemessung von gro.Ber Wichtigkeit ist. Ausschlaggebend fiir die Verwertbarkeit von Messungen der konzentrischen Kreisstromung fiir das Dhertragen auf die turhulente Rohrstromung ist vor allem das Dberschreiten der kritischen ReZahl und das Herheifiihren eines instahilen Zustandes. Die kritische Re-Zahl wurde auf der hier heschriehenen Versuchseinrichtung hereits hei einer Umfangsgeschwindigkeit von Ua = 1,05 m/s iiherschritten. III. Nachhildung der Rauhigkeit Die bei der Entwicklung des Priifverfahrens auftretende Schwierigkeit der naturgetreuen Herstellung hzw. Nachhildung der Struktur der Stol-

Osterrei ch ische W aeserwirtschaft

lenhaut wurde auf folgende Art gelost: Die zu unte11suchende Stollenoberflache wird iiber eine Moosgummiunterlage auf eine 0,1 mm starke Aluminiumfolie abgepreBt. Die Aluminiumfolie ist so plastisch, daB sie Unebenheiten bis etwa 5 mm risselos aufnimmt und somit die Oberflachenstruktur genauestens wiedergibt. Der auf diese Weise gewonnene Abdruck wird nun als Schalung verwendet und auf einen Stahlzylinder, welcher einen 10 mm kleineren Radius als der AuBenzylinder der Versuchseinrichtung hat, aufgezogen. Ein teilharer Zylinder vom Durchmesser der AuBentrommel client als auBere Schalung. Der so entstandene Hohlraum zwischen den heiden Zylindern wird mit einer Modellmasse ausgegossen und der erhiirtete GuB als Rauhigkeitshelag in die AuBentrommel eingebracht. Die beiden Schalungszylinder haben immer die Spaltweite 10 mm und da diese 10 mm jeweils nur durch die mehr oder weniger rauhe Aluminiumfolie entsprechend vermindert werden, ist es moglich, die fiir die Versuche ausschlaggehende Spaltweite (Radiusdifferenz: rauher AuBenzylinder glatter Innenzylinder) bei verschiedenen Rauhigkeiten weitgehend konstant zu halten. Wie man aus der Formel fiir das Drehmoment, welches unter denselben Bedingungen zwischen zwei glatten Zylindern hei Laminarhewegung auftreten wiirde,

es hedeuten:

n ... h r ,,. ri n ..

... ... ... .. .

Di • • •

dynamische Zahigkeit (kg s/m2 ) Rohe des lnnenzylinders (m) Radius des AuBenzylinders (m) Radius des fonenzylinders (m) Drehzahl der AuBentrommel (U/ min) Drehzahl der lnnentrommel (U/min)

ersieht, ist der EinfluB der Spaltweite auf das Dhertragungsmoment ziemlich groB. Es ist daher erforderlich, fiir .iede untersuchte Rauhigkeit die mittlere Spaltweite aus einer Volumenmessung der mit der Rauhigkeit ausgekleideten AuBentrommel zu ermitteln und diese hei der Auswertung der Versuchsergehnisse entsprechend zu beriicksichtigen. Bei Rauhigkeiten, die nur vereinzelte groBe Hocker aufweisen, werden folglich die mittleren Spaltweiten groBer sein als bei solchen, deren Erhebungen sehr dicht liegen, ohwohl das RauhigkeitsmaB ,,s" moglicherweise groBer oder gleich groB ist. IV. Eichung der Rauhigkeiten Von verschiedenen Rauhigkeiten wurden nun Abgiisse hergestellt und die Versuche durchgefiihrt. Fiir die Auswertung der Versuchsergehnisse hat sich die in Abb. 2 dargestellte Methode als giinstigste erwiesen.

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Die versuchsmiiliige Beetimmung der Wandrauhigkeit

Jahrgang 13, Heft 5/6

Als Ordinate wird der dimensionslose Faktor MT

-3-=----_l_.u•·r 2g

a

a

3

MT = am Innenzylinder angreifendes Drehmoment (tm) Ua = Geschwindigkeit am rauhen AuBenzylinder ra = mittlerer Radius des mit Rauhigkeit helegten AuBenzylinders,

logarithmisch und die Reynoldssche Zahl Re= ua.ra

-- linear als Abszisse aufgetragen. Man erv halt eine Kurvenschar, wobei jede Kurve einem Wert des RauhigkeitsmaBes ,,s" entspricht. Auf theoretischem Wege besteht zwar die Moglichkeit, Re-Zahlen der ebenen Kreisstromung jenen der turbulenten Rohrstromung zuzuordnen, die geome-

~

Diese Wellen entsprechen sehr deutlich jenen, welche von Nikuradse im Bereich zwischen Re=2320 und dem hydraulisch glatten Bereich aufgezeichnet wurden, und deren einhiillende Tangente die Gerade A=

darstellt. Die Kurven der Eich-

rauhigkeiten erscheinen im Bereich der Re-Zahlen 7. 105 als fallende, leicht divergierende Gerade, womit eine sehr genaue Interpolation und eine auf ein gewisses MaB zuliissige Extrapolation auf Grund der im Rohrversuch ermittelten RauhigkeitsmaBe ,,s" ermoglicht wird.

>

VI. Schlu8wort Mit Hilfe der beschriebenen Versuchseinrichtung ist es moglich, den S· wert einer Trieb- oder Nutzwasserleitung nicht erst nach Fertigstellung ----

-3,1

!!

Werle der Eichrauhigkeiten inter- bzw. extrapolierte s-Werte

-3,2

-3,.3

-.3,t/

0,125

0,1

-3,5 '-----+--+--+---+---+---+---~~r--+--+--+----+---+---+---~-r--+--+--+---+---+--- Re-~

5·10 5

1-10•

is-10•

2.0-10•

Abh. 2. Darstellung der MeBergehnisse

trischen und mechanischen Erfordernisse einer solchen Zuordnung waren jedoch bei der hier beschriebenen Versuchseinrichtung nicht vorhanden. Es muBte der Weg iiber einen Parallelversuch be,schritten werden, wobei jede der in der Versuchseinrichtung gepriiften Rauhigkeit auch in ein Rohr eingebracht wurde. Aus Reibungsverlustmessungen und mittels Riickrechnung des 2-Wertes aus der Chezy-Formel konnten die s-Werte ermittelt werden. Diese Parallelversuche wurden fiir drei verschiedene Rauhigkeiten durchgefiihrt und in Abb. 2 konnten die, die verschiedenen Rauhigkeiten charakterisierenden Kurven mit ihren zugehorigen s-Werten benannt werden. V. Diskussion der Ergehnisse Die in Abb. 2 aufgezeigten Versuchsergebnisse weisen im Bereich kleiner Re-Zahlen eine fiir den Dbergang laminare auf instabile, turbulente Bewegung charakteristische Unstetigkeit (Welle) auf.

derselben, sondern schon nach V orhandensein einer Probestrecke oder eines Musters {Beschaffenheit, Schalungsart usw.) nach Priifung in der Versuchseinrichtung zu ermitteln. Man braucht lediglich von einem technologisch vergleichbaren Rauhigkeitsmusterstiick einen Aluminiumabdruck herzustellen, den ModellabguB zu nehmen und die im Versuch erhaltenen MeBergebnisse nach vorheriger Auswertung in

P,7 fl

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131

Der Spiralauslafi hei Niederdruckanlagen

Jahrgang 13, Heft 5/6

e/mf's;

!tit!

Ahh. 5. Ennskraftwerk St. Pantaleon. EinfluB des Spiralauslasses auf den Turhinenwirkungsgrad, AuslaB geschlossen

sein Stromungsbild hei Hochwasser hedeutend verhessert (Ahh. 2, 4). Die Initiative zum Bau des ersten Spiralauslasses hat die Ennskraftwerke A. G. Steyr ergrif-

loclrnnd, weil fiir die Ahmessungen des W ehres, des Oherwasserkanales und der Kraftanlage eme geeignete Entlastungsmoglichkeit am Ende des Oberwasserkanales von groBem Ausschlag ist. Die Forderungen nach einer regulierharen verliiBlichen Triehwasserentlastung, einer Hochwasserentlastung, einem ungestorten KraftwerksdurchfluB hei Maschinenausfall wegen der unterliegenden Schiffahrt, einem EntleerungsauslaB fiir den Oherwasserkanal treffen hier zusammen. Der SpiralauslaB stellt die gegehene Losung dar, weil er ohne hesonderen baulichen Aufwand diese Bedingungen in idealer Weise erfiillen kann (Ahh. 6, 7). Die Anordnung eines Schiitzes, der mit einem Oldruckkolhen gesteuert wird, in nachster Nahe der Turbinenregulierung erleichtert die Ahstimmung der heiden aufeinander. Schutz und Turbinenregler sind gekoppelt und ermoglichen es, das voile Triehwasser innerhalh einer Minute vollig gleichlaufend von einem Organ auf das an-

261,5

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140 m3/s

1 u o -1

Ahh. 6. Ennskraftwerk St. Pantaleon. Schnitt durch die Kraftanlage

fen und in groBziigiger Weise die erforderlichen Modellversuche ermoglicht. Im Zuge der Neuhearheitung des Entwurfes fiir das Ennskraftwerk St. Pantaleon, das iiher einen 7 km langen Oherwasserkanal sein Triehwasser erhalt und in einem 2 km langen Unterwasserkanal wieder abgibt, ergab sich die Gelegenheit, eingehende Modellversuche fiir den SpiralauslaB durchzufiihren, um iiher das Verhalten der Turbine, ihrer Leiteinrichtungen, ihrer Spirale und der Energievernichtung im Unterwasser Kenntnis zu hekommen. Fiir das Umleitungskraftwerk St. Pataleon war die Anordnung eines Spiralauslasses hesonders ver-

Ahh. 7. Ennskraftwerk St. Pantaleon. Horizontalschnitt durch die Turhinen·

spirale und den AuslaB

132

H. Tschada:

dere umzulegen. Der Spiralausla.B wird hier geradezu ein Teil der Turbine. Die Auswirkungen auf die Turbine sind in einem Modell 1 : 15 untersucht worden 4 • Die mit Luft durchgefiihrten Vorversuche zeigten nur geringe Unterschiede beziiglich verschiedener Formen der in der Spiralwand anzubringenden Offnung, keine Gefiihrdung und keine wesentliche Beeinflussung des Turbinenlaufrades. Es konnte daher dem hydraulischen Versuch mit einem Modellaufrad (Ma.Bstab 1 : 15) ein an den Ekken abgerundeter Rechteckquerschnitt zugrundegelegt werden. Diese Form ist auch baulich am leichtesten auszufiihren. Der Verschlu.B sitzt zwanglos au.Berhalb der SpiralauBenwand. Sein Abstand von der Spiralinnenwand betragt ungefahr den l,5fachen ma.Bgebenden Durchmesser des Auslasses. Nach den Erfahrungen beim Rohrleitungsbau bildet sich im Totraum vor dem Schiitz eine Walze ans, welche die gerinstmi:igliche Energie verzehrt8. Die Messungen der Wirkungsgradeinbu.Be an der Modellturbine ergaben das in Abb. 5 gezeigte Ergebnis fiir die Ausbau- und die Mindestfallhi:ihe der Maschine. V erglichen wurden die Wirkungsgrade bei undurchbrochener und durchbrochener Spirale mit geschlossenem Schiitz. Die Werte liegen bereits innerhalb der Me.Btoleranz. Fiir den normalen Betriebsfall ist also keine Beeinflussung zu erwarten. Die hauptsachlichen Bedenken des Turbinenbauers sind damit beseitigt. Die Untersuchung verschiedener Phasen der Volllastabschaltung unter der Voraussetzung eines nicht unterbrochenen Kraftwerksdurchflusses ergab, da.B die VOID NebenauslaB wahrend des Abschaltvorganges zusatzlich hervorgerufenen Pulsationen gegeniiber der allgemeinen Turbulenz beim Abschaltvorgang unwesentlich sind. An den meisten Stellen der Spiralinnenwand trat sogar eine Beruhigung der Turbulenz wahrend des Abschaltvorganges ein. Eine Beeinflussung der Kavitationserscheinungen durch den Nebenausla.B konnte nicht festgestellt werden. Die Details werden einer spateren Veri:iffentlichung vorbehalten. Die drei vorhin genannten wesentlichen Feststellungen erlauben es nun, den Spiralausla.B bei Niederdruckanlagen als gesichertes Konstruktionselement an-

Osterreichische Wasserwirtschaft

zusehen. Im Ennskraftwerk St. Pantaleon wird der Spiralausla.B zur Anwendung kommen. Er ermi:iglicht es, in Verbindung mit der Wahl nur zweier Maschinen das Bauvolumen der Kraftanlage auf ungefiihr die Halfte des friiheren Entwurfes und die lichte Weite der Wehrfelder um ungefiihr 10 °/o herabzusetzen, letzteres weil der Ausbaudurchflu.B der Maschinen durch die beiden Spiralauslasse jederzeit abgefiihrt und bei der Hochwasserentlastung mitgezahlt werden kann. Dem Turbinenmodellversuch folgte ein wasserbaulicher Versuch 5 im Vollmodell 1 : 25, der die Fiihrung des Schu.Bstrahles ans dem Ausla.B iiber die Saugrohrdecke, die Energievernichtung im Unterwasser 6 , die Druckverhaltnisse und Pulsationen in der Spirale und die Offnungs- und SchlieBungsvorgange des Auslasses in Verbindung mit der Turbinenzu- und -abschaltung untersuchte. Die Ergebnisse entsprachen den Erwartungen und ermi:iglichten eine Ausarbeitung des Entwurfes bis zur Baureife. Die Verfasser danken der Ennskraftwerke A. G. Steyr fiir die zur Verfiigung gestellten Unterlagen und Modellberichte und Herrn Prof. Dr. Grengg fiir die vielen Anregungen, welche er zu den Versuchen ,,Pfeilerkraftwerk Jochenstein" und ,,Spiralausla.B St. Pantaleon" gab. Literatur Grengg und Jungling: Triebwasser- und Hochwasserentlastung bei Niederdruckwerken. Bericht 106, H. 18. 5. Weltkraftkonferenz Wien. - 2 Jiingling-MANGustavsburg: Vorschlag fiir die Anordnung von Entlastungsoffnungen in den Turbinenspiralen von Niederdruckkraftwerken vom 25. 9. 1952. Nicht veroffentlicht. 3 Oberleitner. P.: Das Stromungsbild des Pfeilerkraft· werkes. Wasser- und Energiewirtschaft, Nr. 8, 1954. 4 Anstalt fiir Stromungsmaschinen Graz-Andritz (ASTRO): Bericht iiber Modellversuche SpiralauslaB St. Pantaleon. Nicht veroffentlicht. - 5 Institut fiir Wasserbau, Technische Hochschule Graz: Bericht iiber Modellversuche Spiralaus· 6 Ts ch ad a, H.: laB St. Pantaleon. Nicht veroffentlicht. Die Formgebung der Spiralenausliisse an der Kraftstufe St. Pantaleon. Ihr Problem der Energievernichtung im Unterwasser. Im gleichen Heft veroffentlicht. - 7 Ennskraftwerke Steyr, Radler, Dr.: Vorentwurf zum Ennskraftwerk Garsten. Nidit veroffentlicht. - s Be 11 in a : Druckverlust in rechtwinkeligen Rohrverzweigungen unter Beriieksichtigung eines Totwasserraumes. Wasser- und Energiewirtschaft, Jg. 39/1944, Heft 2. 1

Die Formgehung der Spiralenauslasse an der Kraftstufe St. Pantaleon Von Dipl.-lng. Hugo Tschada, Graz Mit 5 Textabbildungen

Mit dem Ergebnis der Modelluntersuchungen an der Turbinenspirale, die Klarheit iiber die Stri:imungsverhaltnisse schafften und keine wesentliche Anderung des Turbinenwirkungsgrades zeigten, war ein bedeutender Fragenkomplex um die Anwendung von Spiralenauslassen bereinigt worden 1 • Lediglich die Frage der Energieumsetzung im Unterwasser bei Betiitigung der Ausliisse war noch offen geblieben. Mit steigender Fallhi:ihe der Kraftstation, wohl immer noch im Bereich der Anwendbarkeit von Kaplanturbinen, wachst auch die Schwierigkeit

der Energieumsetzung. Es ist zwar die Ausla.Bi:iffnung kleiner, leichter verschlie.Bbar geworden, auch hat sich der Durchflu.B der in ihrer Leistungsfiihigkeit immer gri:i.Ber werdenden Turbinen verringert, die frei werdende Energie aber bleibt immer mehr zu einem Strahl gebiindelt, dessen sichere AuflOsung eine immer gri:i.Bere und schwerer zu losende Aufgabe wird. Dazu kommt noch, da.B die bremsenden Wassermassen im Unterwasser im Verhaltnis zum Energieiiberschu.B bei gri:i.Berer Fallhi:ihe recht klein werden, bei Umleitungskraftwerken auch noch die fiir den Hochwasserdurch-

Jahrgang 13, Heft 5/ 6

Die Formgebung der Spiralenauslasse an der Kraftstufe St. Pantaleon

fluB bereitzustellende Querschnittsflache in Wegfall kommt. Wohl kann man diesen erschwerenden Faktor durch VergroBern des U nterbeckens leicht meistern, der dafiir in Rechnung zu stellende zusatzliche Kostenaufwand aber wiirde sicher den Kostenvorteil des Einbaues von Spiralenausliissen bei weitem iiberwiegen. Als letztes sei hier noch die recht ungiinstige Lage des Spiralauslasses iiber dem Saugrohr erwahnt, die eine Energieumsetzung in der Tiefe des Unterbeckens von vornherein unmoglich macht. Eine gute, in ihren Einzelheiten wohl fundierte Gestaltung der Auslasse ab der Ebene des Verschlusses - im Falle St. Pantaleon ist es ein einfaches Rollschiitz mit hydraulischem Antrieb konnte nur an Hand eines Modellversuches erfolgen. So war es Zweck und Ziel eines Modell- und Entwurfsauftrages der Ennskraftwerke Aktiengesellschaft an das Ins ti tut fiir W asserbau der Technischen Hochschule in Graz, den oben skizzierten Fragenkomplex zu durchleuchten und einen brauchbaren Gestaltungsvorschlag fiir die Ausliisse selbst zu erbringen. Das im MaBstab 1 : 25 erbaute Modell umfaBte beide Turbinenblocke mit Einlauf, Spirale und Saugrohr, ferner den Krafthaus-Vorhof, das Unterbecken mit der Ubergangsstrecke zum Regelprofil des Unterwasserkanales bis zu einer Lange von ca. 150 m ab Krafthaus-Unterwasserfront gemessen. Um das Storungsbild in der Turbinenspirale nochmals deutlich zu machen, wurde eine der beiden Spiralen ganz aus Plexiglas hergestellt. An Stelle der Turbine traten verstellbare Drosseln, vom Leitapparat kamen nur die Stiitzschaufeln zur Nachbildung im Modell. Der Gestaltungsidee fiir die Spiralenauslasse lag folgendes Grundkonzept zugrunde: Das aus der VerschluBoffnung austretende Strahlbiindel sollte durch eine tunlichst gewaltlose Fiihrung der Breite nach aufgefiichert werden. Einbauten, wie StrahlaufreiBer und Schikanen an der AuslaBoffnung im Bereich des Krafthauses wurden wegen ihres schwer iibersehbaren Kraftespiels auf den Baukorper des Krafthauses, statischer und vor allem dynamischer Natur, schon von vornherein als auBerst ungiinstig abgelehnt. Als bessere Losung erschien es, den Ort der Energieumsetzung aus dem Baukorper der Kraftstation heraus in das Unterbecken zu verlegen, worin notigenfalls erforderliche Einbauten wohl geduldet werden konnten, unter der Voraussetzung, daB diese den Turbinenbetrieb in keiner Weise beeintrachtigen. Bedingt durch die Hohenlage der AuslaBsohle, je nach Fiillung des Unterbeckens auch iiber dessen Spiegelhohe, lag der Gedanke an das Mitheranziehen der naturbedingten Luftaufnahme des SchuBstrahles zur besseren Energieumsetzung nahe, wobei die Luftaufnahme selbst durch geeignete Mitt el noch gesteigert werden konnte. Bei der speziell auf die Kraftstation St. Pantaleon1 abgestimmten AuslaBgestaltung waren folgende GroBen und Randbedingungen maBgebend: Die beiden Maschinensatze des Kraftwerkes, deren Turbinen wohl auf den gleichen DurchfluB,

133

140 m 3 /s (mittl. Fallhohe 20,8 m) ausgelegt sind, arbeiten fiir zwei verschiedene Netzsysteme - der eine fiir das osterr. Verbundnetz mit 50 Hz-Drehstrom, der andere fiir das Netz der osterr. Bundesbahn mit 162 / 3 Einphasen-Wechselstrom. Beide Satze haben eine mittl. Leistungsfahigkeit von 24 MW. Die Lage der 2,5 X 3,5 m messenden Rollschiitzen der Spiralenauslasse, deren Forderfahigkeit dem TurbinendurchfluB entspricht, war durch den Gesamtentwurf schon vorgegeben; die Ausstromgeschwindigkeit errechnete sich fiir den Schiitzenquerschnitt mit 17,2 m/s. Fiir die zu erstellende Leiteinrichtung des aus der Schiitzenoffnung tretenden SchuBstrahles stand als Ent-

Abb. 1. SpiraleoauslalHorm ,,O" - Rechter SpiralenauslaB voll (140 m 3/s) heaufschlagt

wicklungslange die Strecke vom Schiitz zum Saugrohrende zur Verfiigung - ein Vorkragen der Leitflachen aus der an sich ebenen U.-W.-Flache der Kraf tstation erschien wegen des dadurch erschwerten Verschlusses der Turbinenauslaufe unratsam - , die Breite der Leiteinrichtungen sollte die eines halben Saugrohres nicht iibersteigen. Als letztes sei entsprechend der Gleichheit beider Turbinen die Forderung nach einer gleichartigen Gestaltung der Spiralenauslasse angefiihrt. Ausgangsform fiir die Versuchsarbeiten an den Spiralenauslassen war ein kurzer gerader Stutzen gleicher Querschnittsabmessung wie Schiitz und Zulauf von der Spirale; die Achse des gesamten Auslasses war zur Turbinenachse um etwa 3° verdreht. Diese Verdrehung hat ihre Ursache in der im Regelfall stets eintretenden Betatigung eines Auslasses allein und soil der damit verbundenen Unsymmetrie der Beaufschlagung des Unterbeckens entgegenwirken. Der Regelfall der Betatigung eines Auslasses allein ist durch die Verschiedenheit der beiden Stromabnehmer des Kraftwerkes gegeben; das gleichzeitige Offnen beider Auslasse wiirde einen Zusammenbruch des Verbund- und Bahnnetzes bedingen. Im iibrigen paBte diese Verdrehung gut in das Gesamtkonzept der Kraftstation; sie wurde auch spaterhin beibehalten. Wie erwartet, befriedigte die oben beschriebene Ausgangsform - Form ,,0" - in keiner Weise, das dazugehorige Stromungsbild wurde lediglich zum Vergleich und als MaB des Erreichten herangezogen (vgl. Abb. 1). Versuche mit

H. Tschada:

134

verschiedenartigen Auflaufkeilen und seitlichen Strahlfiihrungen fiihrten dann zur endgiiltig aus· gereiften Form ,,5", deren symmetrischer Strahl· facher eine einwandfrei zufriedenstellende Energie·

Abb. 2.

SpiralenauslaBform ,,5". beaufschlagt

Osterreichlsche Wasserw1rtschaft

von selbst aus der Verwindung der AuslaBsohle ergibt, im Sinne der Strahlablenkung, stellte sich trotz des schragen Austrittes ein in Richtung der Krafthausfront nahezu ebener Strahlfiicher ein. In Abb. 5 sind die endgiiltig vorgeschlagenen AuslaBformen ,,6" fiir den linken AuslaB und ,,7" fiir den rechten AuslaB dargestellt. Aus den Abb. 3 und 4 ist das Modellbetriebsbild bei voller Beaufschlagung der Auslasse zu ersehen. Die Luftaufnahme des freien W asserstrahls im Modell erfolgt nicht naturahnlich und kann auch durch keinerlei Vorkehrungen naturahnlich gemacht werden. Der Modellversuch liefert vielmehr in diesem Zusammenhang etwas ungiinstigere Ergebnisse; durch die hier zu geringe Luftaufnahme wird sich immer ein etwas zu krasses

Recliter AuslaB voll

umsetzung im Unterbecken ergab, bei Einhaltung aller vorhin aufgeziihlten Randbedingungen (vgl. Abb. 2 und 5). Die spatere radikale Einengung des Unterbekkens von Seiten des Gesamtentwurfes brachte aber neuerlich so starke Turbulenzen im Unterbecken bei Betrieb der Spiralenausliisse mit sich, daB schlieBlich der Grundsatz der Gleichheit beider Ausliisse fallen gelassen und jeder der beiden Ausliisse fiir sich individuell gestaltet werden muBte. Um das Unterbecken moglichst symmetrisch zu beaufschlagen, sollten jetzt beide Facher zur Mitte des Beck.ens hin abgelenkt werden, unter Beibehaltung des vordem erzielten Dispersionswinkels. Diese geforderte seitliche Ablenkung konnte schlieBlich durch eine Querneigung und Verwindung der AuslaBsohle erreicht werden; der Ver-

Abb. 3. SpiralenauslaBformen ,,6" und ,,7". Voll beaufschlagter Betrieb beider Ausliisse

lauf der seitlichen Begrenzungswande des Auslasses ist fiir die Strahlablenkung ohne Belang, er wurde Iediglich so f estgelegt, daB an keiner Stelle der Wand eine Strahlablosung eintritt. Durch eine kontinuierliche VergroBerung des Neigungswinkels der Sprungkante, die sich zum Teil

Abb. 4. SpiralenauslaBform ,,6". Stromungsbild bei 140 m 3 /s

Stromungsbild einstellen. lnwieweit sich aber, bedingt durch die groBere Luftaufnahme, die Wurfweite im Naturbild andern wird, kann vom Modell aus nicht genau beurteilt werden; nach Berichten iiber Beobachtungen an skisprungschanzenartigen Entlastungsanlagen franzosischer Talsperren2 jedoch verursacht die Luftaufnahme im wesentlichen ein Anwachsen des Strahlquerschnittes, ohne die Wurfweite bedeutend zu verkleinern. Mit dem Auffinden der Formen ,,6" und ,,7" erschienen die Moglichkeiten zum Erreichen eines alien Anforderungen gerecht werdenden Energieumsatzes erschopft. Bei mittleren Wass erstiinden konnte das Erreichte befriedigen, immer noch ungiinstig blieb der mogliche Betriebsfall eines Auslasses bei Niederwasserstiinden im Unterbecken wegen des Fehlens eines ausreichenden Wasserpolsters iiber der Beckensohle. Schon ein geringes Tieferlegen der Beckensohle von im Mittel 3 m brachte zufriedenstellende Ergehnisse; wobei das Eintiefen des Beck.ens lediglich in einem 20 m breiten Streifen, quer zur FlieBrichtung, auf eine Mindesttiefe von 5 m erfolgte, ohne die Tiefenlage der Saugrohrenden zu erreichen. Im Hinblick auf den Turhinenbetrieb blieh diese Mulde an der Unterbeckensohle wegen ihrer geringen Langserstreckung hydraulisch vollig ohne Belang. Mit dem Schaffen einer nach alien Richtungen zufriedenstellenden Energieumsetzung im Unter-

Die Formgebung der Spiralenausliisse an der Kraftstufe St. Pantaleon

Jahrgaog 13, Heft 5/6

Ansprechen des Turbinenleitapparates. Es konnte aber auch das Zusammenspiel von Spiralenschiitz und Leitapparat, das im Grunde genommen nur ein Steuerproblem darstellt, unter Bedachtnahme auf den verursachten Schwall noch weiter verbessert werden. Zurn AbschluB noch einige Betrachtungen iiber eine allgemeinere Anwendbarkeit der fiir den Spezialfall St. Pantaleon entwickelten Bauformen des

beck.en, durch den Einbau einer entsprechenden AuslaBform einerseits und durch das teilweise Vertiefen des Unterbeckens anderseits, war das Ziel des Modell- und Versuchsauftrages erreicht. Im AnschluB daran wurden noch Druckmessungen an der Turbinenspirale sowie eine Messung der ersten Schwallwelle im Oberwasser der Kraftstation vorgenommen, die den Vorteil eines Einbaues von Spiralenausliissen besonders deutlich machte; (die Ungsscl!nitte

135

7

J

Crvntfrisse

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i

-1 101,6 103,0 102,9 102,9 100,4 103,2 103,2

107,2 107,5 106,7 114,3 107,4 106,2 104,4 105,0 108,6 106,7

102,6

107,7

3.3. Falleitung Die Fallhohenverluste in der Falleitung und in der Verteilleitung wurden gleichzeitig in Zusammenarbeit mit der Firma Gehr. Sulzer AG, Winterthur, gemessen, aus deren Berichten verschiedene Abbildungen und Tabellen entnommen wurden. In der Abb. 4 sind die Lage der DruckmeBstellen in der W asserfiihrung und die verwendeten DruckmeBgerate eingetragen. Die Wasserspiegel im Liinersee und Pumpwasserkanal wurden an den fernmeldenden Registriergeraten in der Warte des Liinerseewerkes abgelesen. Der statische Druck am W asserschloB und damit seine Spiegellage wurde mit zwei Priizisions-

I

Mittel fiir Turbinenbetrieb . . .

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I

Das Mittel fiir Turbinenbetrieb wurde aus allen 20 Messungen errechnet. Fiir den Pumpbetrieb, bei welchem eine maximale Wassermenge von 18,40 m 8 /s erreicht wurde, erJflassersclllo/J Tak/liker Sa/Qnien Ltinersee gab sich ein k-Wert von 101,0 Prl!zisionsmanometer /Jrucfwaage im oberen und 108,4 im unteren Leitungsteil. Es ist daJ'perrkammer G'roneck her anzunehmen, daB die RauOrucfro/!rle!lunf G'olm higkeitsverhiiltnisse in beiMatscllwitz den FlieBrichtungen gleich Pumpbetr/eb sind. In Abb. 5 ist das Versuchsergebnis im A.-Re-DiaTurbinmbetrie/J gramm nach Prandtl-Colebrook eingetragen. Die Widerstandsbeiwerte liegen hier im DbergangsAhb. 4. Disposition der DrulkmeBstellen bereich zwischen ,,glattem" und ,,rauhem" Verhalten manometern gemessen; die Driicke in der Sperr- einer Rohrleitung. Die vergleichsweise errechnete kammer Griineck, am Beginn des Druckschachtes Rauhigkeitshohe betriigt 0,024 mm fiir die Druckin Matschwitz und am Anfang der Verteilleitung rohrleitung und 0,011 mm fiir den Druckschacht. mittels Gewichtsmanometern. Zur Messung von Die Ursache des ungiinstigeren A.-Wertes im obeDruckdifferenzen stand ein Sulzer-Kolbendifferenz- ren Teil der Falleitung liegt am verschlechterndruckmanometer zur Verfiigung. ! !Jruckrollrleitung f!olm Die Wassermengen wurden auf rechnerischem !If. t - - - - - + - - - - - - - + - 2 !Jrucfscllad1t f3tso/!a11 Wege aus den gemessenen elektrischen Leistungen L v-2 lbr=Ji,Td unter Beriicksichtigung der bekannten Wirkungsgrade der Maschinengruppen ermittelt. Die Druckmessungen mittels Priizisionsmano~l!lt----T":"~~--==+----t------j metern am WasserschloB erreichten nicht die Genauigkeit der anderen MeBgerate; sie wurden da~it----+----'" --=-"'n 7'//0m1

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Abb. 3. Die Hartelsgrabenquerung durdi den Triebwasserstollen

langen Bohrlochern in wechselnder Lage, erfolgen. 3. Nach Durchorterung der Kluftstrecke durch den Sohlstollen Vortrieb eines Firststollens, darauffolgende Ausweitung auf das entsprechend der Ausmauerung und Betonhinterfiillung erforderliche Profil in ;Ringen und sofortige anschliellende Aus· mauerung. 4. Zur Ermittlung der Felsoberfliiche oberhalb der Stollentrasse und um die Verhiiltnisse in der Zerriittungszone zu erkunden, sollen zwei Schriigbohrungen in die Firste angesetzt werden. Nach gewonnenem Aufschlull soll in dieser Teilstrecke sogleich auf das vorgesehene Profil ausgeweitet und ausgemauert werden. 5. Festlegung der fiir die einzelnen Abschnitte in Betracht kommenden Stollenquerschnitte {ge· miiB Ahb. 3).

Injizierungen zu schlieBen. Abstand der lnjektionslocher 60 cm. Fiir die ziigige Arbeitsausfiihrung wurde die Kluftstrecke in sieben Ringe eingeteilt. Der Arbeitsablauf ging wie folgt vor sich: Sohlstollenvortrieb 26.10.1953-12.12.1953 Firststollenvortrieb 1. 2. 1954- 17. 2. 1954 Ausweitung 5. 11.1953- 5. 2. 1954 Mauerung und Betonhinterfiillung 30. 11. 1953 - 20. 2. 1954 Sohlgewiilhe 16. 2. 1954-22. 2. 1954 Injektionen . . . 23. 2. 1954- 2. 3. 1954

Der im Schnitt C D der Abb. 3 vorgesehene Torkret und die im Schnitt E F vorgesehene Betonauskleidung wurden spiiter zugleich mit der Auskleidung der ganzen Stollenrohre aufgehracht.

148

E. Wellacher und H. Kuscher:

Der Asphaltbelag des W asserschlo8gerinnes Dber die bei der lnbetriebnahme aufgetretenen Schaden im Gerinne wurde in einem Aufsatz in der OZE, Heft 5, Jg. 1958, bereits berichtet, so daB sich eine Beschreibung iiber die Ausbildung und Ausfiihrung eriibrigt. Trotz schlechter Witterung wahrend der Ausfiihrung wurden die Arbeiten an der Asphaltverkleidung mit solchem Nachdruck betrieben, daB

O sterreichiscbe W asserwirtscbaft

zu fetter Dosierung dem Aussehen nach nicht befriedigt, so kann darauf verwiesen werden, daB eine Asphaltverkleidung zum erstenmal in Osterreich ausgefiihrt wurde. Als erwiesen darf aber gelten, daB eine Gerinneverkleidung in der ausgefiihrten Art und Starke selbst bei der auBersten Boschungsneigung von 1 : 1,5 Anforderungen bis etwa 10 m Wassertiefe und den gegebenen klimatischen Verhaltnissen voll entspricht. Diese Feststellung ist deshalb nicht unwichtig, da die Ausfiihrung im W asserschloBgerinne als GroBversuch fiir die Verwendung einer Asphaltverkleidung bei der Erstellung des geplanten Tagesspeichers auf der Wag gewertet werden kann. Der Kabelstollen

Abb. 4. Blick auf die Waghochfliiche und auf den Kraft· hausbereich

fiir die als unerlaBlich gehaltenen Probefiillungen noch geniigend Zeit blieb und es mit allergroBtem Einsatz gelang, nachdem Oberflacheneinbriiche in der hoheren Schotterterrasse zu Wasserverlusten fiihrten, die Sanierungsarbeiten noch vor Eintritt des Winters vor der Betriebsbereitschaft des ersten Maschinensatzes zu vollenden. Bemerkenswert ist, daB bei der Endabnahme der Arbeiten nach Ablauf der fiinfjahrigen Garantiezeit im Herbst 1960 sich der Untergrund in der Einschnittsstrecke konsolidiert hat und daB an der nur insgesamt 9 cm starken Verkleidung in den geschiitteten Teilen (etwa ein Drittel der Gesamtflache des Asphaltbelages) auch nicht eine einzige Schadensstelle festzustellen war; dies, obwohl der Belag durch einige Winter betrachtlichen Beanspruchungen durch starke Eisdeckenbildung ausgesetzt war. W enn die VerschluBschichte, ein Mastixiiberzug von etwa 2 mm Starke, derzeit infolge

Der Kraftabstieg von der Waghochflache zum Krafthaus wurde im Gegensatz zu friiheren Projekten unter Tag geplant. Die Querung der Gleisanlagen des Verschiehebahnhofes Hieflau sollte mittels Stollen erfolgen, um den Verkehr wahrend der Bauzeit nicht zu behindern. Da weder das Verhalten des geschiitteten Materials des Bahnunterbaues, noch der innere Aufbau der W agterrasse bekannt war, sollte der Kahelstollen, der gleichzeitig als wintersicherer Zugang vom Krafthaus zum Einlaufbauwerk des W asserschloBgerinnes und zur Aufnahme der Druckrohrleitung fiir die Hausturhine bestimmt war, den notigen AufschluB erbringen. Es stellte sich sehr bald her a us, daB der V ortrieb des hufeisenfOrmigen Stollens mit 4,5 m 2 Ausbruchquerschnitt in dem mit feiner Schlacke, Sanden und lockeren Schottern geschiitteten Bahnunterbau iiberaus schwierig war. Bei einer Dherlagerung von etwa 4 m wurde mit Getriebezimmerung und Brustverzug gearbeitet, wobei alle Fugen sorgfiiltig mit Holzwolle verstopft wurden. Trotz gri:iBter V orsicht und Vortriebsleistungen von nur 0,3- 0,5 m im Zweischichtbetrieb ereignete sich ein bis an die Oberflache reichender schlotartiger V erbruch = 1,50 m vor Einmiindung in den Fensterstollen Fensterstollen Wenns, 1550 m Jang Hufeisenprofil 2,30 X 2,20 m 2 mit BetonauskJeidung Eingangsstrecke 200 m Jang mit bewehrtem Torkretring Panzertiir aJs Revisionszugang WassersdiJoB, Gesamtbohe 60 m Type: Diff erentiaJwassersdiJoB Sdiiitzensdiadit, cf> = 6,0 m mit SdinellsdiuBsdiiitze 4,40 X 5,00 m 2 Hauptsdiacht, cf> = 12,0 m, 50 m boch Unterkammer, cf> = 6,0 m, 62 m lang Oberkammer mit Hufeisenprofil, 6,00 X 6,50 m2, 190 m Jang Drucksdiadit und Verteilleitung Drucksdiacht, cf> = 4,40 m, 121 m lang Panzerung: Aldur-Stabl 35 und 44 Bledidicke 10-17 mm V erteilleitung mit 3 Abzweigen, cf> = 2,40 m Kraftkaverne (siebe auch8) AusbrudimaBe 20,0 X 27,5 X 56,0 m 3 Zugangsstollen 5,0 X 8,0 m2, 25 m lang 3 stebende Maschinensiitze, n = 375 U/min, bestebend aus je: 1 Kugelschieher, cf> = 1,90 m 1 Francisturbine fiir 122--142 m, 25-27 m 3/s, 26,5-34MW 1 Drebstromgenerator 40 MV A, 10,5 kV, verbunden mit einem im Freien stebenden Umspanner 10,5/110 kV, 40 MVA 1 Eigenbedarfsmasdiine 400 KV A TriehwasserabJeitung im Unterwasser 3 Saugrohrstollen, je 40 m lang, von der Schwallkam· mer aus ahschlieBhar Unterwasserstollen, Hufeisenprofil 6,0 X 6,0 m 2, 200 m lang Vbergangsbauwerk mit 2 X 5,4 m Lichtweite, mit Dammhalkenversdiliissen UnterwasserkanaJ, 600 m lang, Sohlbreite 12,0 m, W assertiefe 3-6 m Sonstige Betriehseinriditungen Freiluftsdialtanlage 110 kV mit 3 SammeJschienen, Leitungsabgiinge nach Lan deck (Biirs ), OtztaJ (ZirJ) und Reutte Betriebsgebiiude mit Warte, 25-kV-AnJage, EigenbedarfsanJage, Montagehalle und Werkstiitte Kiihlwasserversorgung aus Sdiachthrunnen

III. Gesamtplanung Bei der Auswahl der Stufe muBte auch die Moglichkeit einer liickenlosen Ausniitzung des Inns zwischen Protz und Haiming beriicksichtigt werden, da diese Orte als Endpunkte der im Kaunertal und im Otztal geplanten GroBspeicherwerke fiir die Stufeneinteilung bestimmend sind.

158

H. Lauffer:

Usterreichi1Scbe WtlHerw1rtachah

erst 34 °lo betragen, wenn das Schluckvermogen der Turbinen voll ausgeniitzt wird. Bei Bedarf kann schlieBlich die Ausbauwassermenge durch Austausch der Turbinenlaufriider auf etwa 90 m 8/s gesteigert werden.

Der einstufige Ausbau dieser lnnstrecke schied aus, da am rechten Ufer die Kreuzung des Otztales, am linken Ufer, abgesehen von der bedeutend groBeren Stollenliinge, auch die Kreuzung des Gurgltales bei Imst untragbare Aufwendungen erfordert hiitte. Es kam daher darauf an, die zweckmiiBigste Unterteilung fiir den zweistufigen Ausbau zu finden. In der Dbersichtskarte (Abb. 1) sind neben einer schematischen Darstellung des geologischen Gebirgsaufbaues auch die wichtigsten untersuch-

IV. lnnwehr Runserau und Entsander Friihere Projekte hatten eine Wehrstelle oberhalb der Pontlatzer Briicke vorgesehen, wiihrend nunmehr die Wasserfassung rund 800 m unter-

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Abb. 1. Dhersichtslageplan der lnnstreclce Prutz-Haiming mit geologischer Dhersicht und den untersuchten Projektsvarianten

ten Varianten eingetragen, die zum Teil auf die friiher mit diesem Gebiet befaBte Studiengesellschaft Oberer Inn Ges. m. b. H. zuriickgehen. Eingehende Vergleichsuntersuc hungen ergaben die Dberlegenheit der ausgefiihrten Stufe Prutz-lmst mit der lnnfassung in der Runserau und dem Kraftwerk in der Imsterau, bei der auch fiir die anschlieBende Stufe Imst-Haiming noch verhiiltnismiiBig giinstige Verhiiltnisse vorliegen. Die gewahlte Stollentrasse vermeidet die Unsicherheiten einer Talquerung und legt den Kraftabstieg dorthin, wo das hier iiber den Inn nach Siiden reichende, standfeste Kalkgebirge ohne Dberlagerung und ohne eine Schiefervorlage unmittelbar vom Talboden aus steil ansteigt. Die AusbaugroBe wurde so f estgelegt, daB der Winteranteil etwa 30 °lo der Jahresarbeit erreicht. Eine wesentlich groBere Auslegung hiitte nur den Anfall an unstiindiger Sommerenergie vermehrt. Auch nach dem nunmehr angelaufenen Ausbau des Kaunertalkraftwerk es mit dem 140 hm 3 fassenden Gepatschspeicher wird der Winteranteil

halb der Pontlatzer Briicke am unteren Ende einer felsigen Engstrecke liegt. Diese Verschiebung brachte neben einer Verkiirzung der Triebwasserfiihrung den Vorteil eines fiir den Tagesspeicherbetrie b im Winter ausreichenden Stauraumes, der gerade im Bereich der Engstelle durch regelmiiBige Stauraumspiilungen bei Hochwasser verhiiltnismaBig leicht freigehalten werden kann. Die vorgeschriebene Stauregelung soil verhindern, daB die Talweitung unterhalb von Protz durch Sohlhebungen beeintriichtigt wird. Schwieriger war die Frage zu entscheiden, ob ein eigener Entsander zweckmaBig ist oder ob nach dem Vorbild des Rhonekraftwerkes Lavey an einer geeigneten Stelle im Druckstollen eine Entsandung vorgesehen werden soil. Die Ausfiihrung eines Stollenentsanders hiitte bei den vorliegenden topographischen Verhiiltnissen einen eigenen Spiilstollen von groBer Lange notwendig gemacht und schied daher aus. Der Wunsch, bei Hochwasser und abgesenktem Stau sowie auch bei Stauraumspiilungen moglichst lange den Betrieb

Entwurfsprobleme und Bauerfahrungen beim lnnkraftwerk lmst der TIWAG

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aufrechtzuerhalten, fiihrte schlieBlich zum Ent- meiden. Diese Leitwerke, die in Ahh. 3 gut erschluB, gleich anschlieBend an den Einlauf einen kennhar sind, hestehen aus Felshlocken von einsparsam hemessenen Entsander auszufiihren. halh his zwei Tonnen Einzelgewicht. Bei der Gesamtanordnung der W asserfassung Wie aus dem Talquerschnitt der Ahh. 5 zu ergah sich daher die Notwendigkeit, unter Beach- entnehmen ist, hiitte die Griindung des gesamten tung der Anstromverhiiltniss e und des UntergrunWehres auf Fels und ebenso eine bis zum Fels des einen ausreichenden Platz fiir die Entsanderkammern zu schaffen. Eine fluBhaulich giinstige Ge~amtordnung lieB sich dann allerdings our unter der Voraussetzung einer uneinheitlichen Griindung verwirklichen. Wenn niimlich die DurchfluBoffnungen des ehres so angeordnet wurden, daB die Wass er- und Geschieheahfuhr sowohl im 0. W. wie im U. W. hefriedigte, so ergah sich am rechten Ufer gerade noch ausreichend Platz, um den Entsander unterzuhringen. Die Wehranlage muBte dann jedoch so weit nach links verAbb. 2. Innwehr Runserau mit Entsander - Lageplan schohen werden, daB die linke W ehroffnung hereits zur Ganze in den linksufrig vorspringenden Felskopf zu reichende Dichtung untraghare Aufwendungen erliegen kam, wiihrend alle iihrigen Teile auf Inn- fordert. kies gegriindet werden muBten. Fiir das mittlere und rechte Wehrfeld wurde Bei den an der Technischen Hochschule Graz daher eine Flachgriindung ausgefiihrt. Die Ausnoter Leitung von Professor Dr.-lng. H. Grengg hildung des etwa 50 m in den Stauraum vorgedurchgefiihrten Modellversuchen, die mit heweg- streckten Vorbodens als Dichtungsteppich sowie licher Sohle und moglichst der Wirklichkeit entdrei Spundwandreihen ergahen einen kiirzesten sprechender Nachhildung des Geschiehetriehes Sickerweg von rund 100 m entsprechend einem durchgefiihrt wurden, sind nicht our Extremfiille untersucht worden, sondern es wurde der Jahresahlauf der Wasser- und Geschiehefracht moglichst naturgetreu, entsprechend einer vereinfachten Ganglinie, dargestellt. Die Beriicksichtigung des zeitlichen Hochwasserahlaufes ergah z. B. ganz andere Kolktiefen wie ein Dauerversuch mit dem groBten AhfluB. Die Versuche hestiitigten die giinstige Wirkung des im 0. W. angeordneten Geschiebesporns, der das ankommende Geschiehe vom Einlauf fernhiilt, wenn die Hochwasserahfuhr vorwiegend durch das linke und mittlere W ehrfeld erfolgt. Der urspriingliche Entwurf sah eine gerade Wehrachse vor, da angenommen wurde, daB eine im GrundriB gekriimmte Wehranordnung, wie sie z. B. heim Donaukraftwerk J ochenstein nach den Vorschliigen von Prof. Grengg mit Erfolg aus- Abb. 3. lnnwehr Runserau und Entsander (Foto Mathis) gefiihrt wurde, infolge der kleinen W ehrliinge keine hesonderen Vorteile hringen wiirde. Uher- Gefiille 1 : 10. Mit einer auf Grund von Bohrraschenderweise ergahen jedoch die Versuche fiir lochversuchen angenommenen Durchliissigkeit eine geknickte Wehrachse hedeutend kleinere k = 1 X 10-3 m/s ergiht sich dann rechnungsmiiKolktiefen und verminderte Uferangriffe, heson- Big eine Siclrnrwassermenge durch den Kiesunterders hei ungleicher Beaufschlagung der Wehrf el- grund von insgesamt 330 l/s. der, weshalh diese Anordnung heihehalten wurde. Beim vollstiindigen AhschluB aller Verschliisse Die Modellversuche zeigten auch die Zweck- und SpiilOffnungen ist in einem rund 2 km untermiiBigkeit, im Unterwasser auf etwa 200 m Lange halh liegenden Felsprofil mit einem zusiitzlichen heidufrig Leitwerke einzuhauen, um hiedurch eine Einzugsgehiet von 10 km 2 ein DurchfluB von 195 Verwilderung der anschlieBenden, als Geschiehe-- hzw. 320 l/s festgestellt worden, eo daB der tatablagerungsplatz wirkenden Flachstrecke zu ver- siichliche Sickerwasserverlust kleiner ist.

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H. Lauffer:

Zur Beriicksichtigung der ungleichen Griindungsverhiiltnisse wurden folgende MaBnahmen getroffen (Abb. 4): a) Der rechte FluBpfeiler und der rechte Landpfeiler wurden jeweils mit einem etwa 10 m breiten Streifen der Wehr· Schnilt, 8-8

Ostcrreichii;cbe W ass crwirtschaft

bleibende Gelenkfugen ausgefiihrt; die Wehrplatte in diesem Feld ist somit statisch ein Einhangtrager zwischen dem linken, auf Fels gegriindeten Wehrteil und dem rechten, auf Kies gegriindeten W ehrteil. c) Bei den Entsanderkammern wurde von einer d.irwgehenden Sohlplatte abgesehen und jeweils in der Mitte

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Abb. 4. Innwehr Runserau und Entsander - Schnitte {s. Abb. 2) 1 normaler Spiilbetrieb '(Unterspiilung) mit freiem AusfluB iiber den Hauptspiilkanal; 2 verstarkte Unterspiilung mit Pump· betrieb; 3 Oberspiilung, wahlweise mit freiem AusfluB oder mit Pumpbetrieb; 4 Riickspiilung mit Wasserzufuhr aus dem Oberwasser. Die Betriebsfiille 2, 3 und 4 sind immer our fiir eine Doppelkammer miiglich. a Gehauseschieber fiir die Umschaltung auf Pumpbetrieb; b Entsanderpumpe mit Propellerlaufrad und Winkelgetriebe; c Triebwassf\rablauf zum Druckstollen; d Pegelstandsrohr fiir den Stolleneinlauf; e Stollenzugang mit Panzertiir; f Drehstrommotor mit Drehzahlregulierung fiir b platte vorausbetoniert, um die Setzungen infolge Eigengewicht moglichst vorwegzunehmen. b) Spater folgte die Betonierung der restlichen Wehrplattenteile, wobei die Trennfugen im rechten W ehrfeld als W~hr

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Abb. 5. Talquerschnitt im Wehrbereich. Belastungsannahmen fiir Wehr und Entsander voriibergehende Arheitsfugen mit durchgehender Bewehrung ausgehildet wurden, so daB der rechte FluB- und Landpfeiler im Endzustand miteinander fest verbunden sind. Im mittleren Wehrfeld warden hingegen die Trennfugen als

einer jeden Doppelkammer eine Langsfuge angeordnet, die jedoch zur Dbertragung von horizontalen Druckkraften herangezogen wird. Hiedurch lieBen sich die Ahschrangun· gen der Kammersohle giinstig ausniitzen.

Die fiir das Wehr und den Entsander maBgebenden Belastungsfiille (Wasserspiegelhohen und Unterdrucklinien) sind in Abb. 5 zusammengestellt. Die Setzungen der auf Kies gegriindeten W ehrteile zeigen nach Abb. 6 ein iiberraschend langes Anhalten. Die Wehrschwelle, das Toshecken und der untere Wandteil der Wehrpfeiler sind mit Granitsteinen verkleidet. Um beim Toshecken eine kraftschliissige Verhindung der Granitverkleidung mit der Wehrplatte zu erreichen, wurde jeder Granitstein direkt in der Wehrplatte verankert (Ahh. 7). Die hiezu notwendigen Bohrlocher wurden erst heim Versetzen der Steine gehohrt, so daB die Diihelanker ans 2 (/) 10-12 mm genau passend versetzt werden konnten. Dher den Gelenkfugen wurde die normale Fugeneinteilung heihehalten, wohei die iiher die Gelenkfuge vorkragenden Steine zusiitzlich durcli einen Keilanker gesichert wurden. Wiihrend der ohere Teil der Steinfugen sonst mit einem Hartmortel ans Tonerdeschmelzzement und Quarzsand ver· strichen wurde, muBte fiir die iiher der Gelenkfuge liegenden Steinfugen ein nachgiehiger und trotzdem gegen Erosion widerstandsfiihiger AbschluB gefunden werden. Der Unterlagsheton und der untere FugenverguB wurde in diesem Bereich durch einen Asphaltmortel ersetzt und die ohersten 20 cm der Steinfugen mit Biguma-Masse ausge-

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Entwurfsprobleme und Bauerfahrungen beim lnnkraftwerk lmst der TIW AG

gossen, die nodi durdi gesondert verankerte W ellbledieinlagen gesidiert wurde. Durdi elektrisdie Widerstandsheizung der Wellbledieinlagen mit Hilfe eines Auftautransformators konnte die vorgesdiriebene Einbautemperatur fiir den Biguma·V erguB au ch im Winter genau eingehalten we rd en. Nadi den bisherigen Beobaditungeo, allerdings ohne Trockeoleguog der Tosbeckeo, sdieiot sidi die Fugeoausbildung zu bewahren, Angriffe sind our koapp hinter der W ehrsdiwelle festgestellt worden.

Der aus vier Doppelkammern bestehende Entsander hesitzt hei normalem Sommerstau einen spezifischen Kammerinhalt von 90 m 3 je m 8 /s DurchfluB, die mittlere Geschwindigkeit hetriigt 0,36 m/s. Der Sandahzug erfolgt kontinuierlich iiher einen Sohlkanal, der mit Fertigteilen aus Hartheton ahgedeckt ist, deren Form durch Modellversuche an der Technischen Hochschule Graz festgelegt wurde. Da infolge der Stauregelung mit zunehmender lnnwasserfiihrung der Oherwasserspiegel ahgesenkt wird und damit hei zunehmendem Sandanfall die Entsanderwirkung ahnimmt, wurde die Sohle der Entsanderkammern moglichst tief gelegt. Dies hat zur Folge, daB hei Hochwasser die natiirliche Vorflut zur Entleerung der EntsanderKammern nicht mehr ausreicht. Da jedoch gerade hei Hochwasser fallweise mit einer Verlegung der Sandahzugskaniile zu rechnen ist, die ehenso wie eine hereits erfolgte Sandahlagerung nur durch eine Kammerentleerung heseitigt werden kann, wurde fiir diesen Zweck eine eigene Entsanderpumpe aufgestellt, welche fiir die grollte Spiilwassermenge einer Doppelkammer von rund 2,0 m 3 /s hemessen ist. Um die Entleerung und Reinigung einer Kammer unabhiingig vom Betrieb der iibrigen Kam-

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