Bauwerksüberwachung von Talsperren Anforderungen und technische Umsetzung

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1 Bauwerksüberwachung von Talsperren Anforderungen und technische Umsetzung Dipl.- Ing. Ullrich Britz Harzwasserwerke GmbH Leiter der Abteilung Liegenschaften und Vermessung Hildesheim

2 Vortragsgliederung Bauwerksüberwachung von Talsperren Anforderungen und technische Umsetzung > Ausgangssituation > Aufgabe des Talsperrenbetreibers > Erläuterung der geodätische Deformationsmessung > Anforderungen am Beispiel der Sösetalsperre > Aktueller Projektstand > Ausblick und zukünftige Vorhaben Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 2

3 Harzwasserwerke GmbH Talsperrenbetreiber und regionaler Trinkwasserversorger Aufgaben: > Trinkwasserversorgung > Stromerzeugung aus Wasserkraft > Hochwasserschutz > Niedrigwasserschutz > weitere wasserwirtschaftliche Aufgaben Betriebsanlagen: > 6 Talsperren > 3 Talsperrenwasserwerke > 4 Grundwasserwerke > 518 km Trinkwassertransportleitungen > 10 Hochbehälter > 10 Wasserkraftwerke Trinkwasserverbundsystem Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 3

4 Talsperren und Überleitungen Gittelde Sö se Seesen Innerstetalsp erre Laute nthal Osterode Langelsheim KA Innerste Bad Grund KA Grane Hahnenklee Wildemann Odertalsperre Clausthal- Zellerfeld Sie ber Sieber KA Go se Söse Riefensbeek Goslar Ocke r KA Altenau Sperrlutter Granetalsperre Okertalsperre Sösetalsperre Rad au Od er St. Andreasberg Breitenbeek Ba d Ha rzburg Ecker Ecker - talspe rre W asserscheide Elbe - Weser Braunlage Sösetalsperre (1931) 25,5 Mio. m³ Odertalsperre (1934) 30,6 Mio. m³ Eckertalsperre (1942) 13,3 Mio. m³ Okertalsperre (1956) 47,4 Mio. m³ Innerstetalsperre (1966) 20,0 Mio. m³ Ilsenburg Granetalsperre (1969) 46,4 Mio. m³ Wernigerode Kalte Bode Warm e Bo de Bode Holtemm e Zillierbachtalsperre Rappbodetalsperre Rhume Od er Herzberg KA Bad Laut erberg Üb erleitung / Stollen Zorge Bere KA Abwassertransportleitung Kläranlage W ieda km gesamter Stauinhalt: 183 Mio. m Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 4

5 Oberharzer Wasserregal Entstehung: Ursprung: 120 Teiche 500 km Gräben 30 km Wasserläufe Aktiv: 65 Teiche 70 km Gräben 20 km Wasserläufe Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 5

6 Talsperrenüberwachung > Talsperren sind technische Bauwerke im naturnahen Raum > Öffentlichkeit sieht häufig nur die Erholungs- und Freizeitfunktion > Talsperren speichern große Energien > Potenzielle Gefahren im Bewusstsein der Öffentlichkeit meist nicht präsent > Stauanlagen gelten als sicher > Wesentlicher Aspekt der Sicherheit ist die Talsperrenüberwachung > Individuell angepasste Mess- und Kontrollsysteme > Zweckbestimmung der Stauanlage und konstruktiver Besonderheiten > Ziel: Praktischer Nachweis der Zuverlässigkeit von Talsperren in allen Bau- und Betriebsphasen > Mit Überwachungsmaßnahmen ist das Bauwerksverhalten dauerhaft zu erfassen Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 6

7 Ausgangssituation Große Talsperren (Talsperrenklasse 1) (Anzahl 17) Stauanlage DIN : Höhe des Absperrbauwerkes > 15m oder Gesamtstauraum > m 3 Söse, Oder, Ecker, Oker, Innerste, Grane, Oderteich und 10 Teiche im Oberharzer Wasserregal Mittlere und Kleine Talsperren (Talsperrenklasse 2) (Anzahl 28) Vor- und Nachsperren der großen Talsperren sowie weitere 23 Teiche im Oberharzer Wasserregal Weitere Stauanlagen im Oberharzer Wasserregal (Anzahl 18) Teiche mit aktiver Bewirtschaftung Messtechnisch zu betreuenden Stauanlagen (Anzahl 63) Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 7

8 Aufgabe des Talsperrenbetreibers Standsicherheitsnachweis > Bauwerksüberwachung ist Grundlage für jährliche Sicherheitsberichte und regelmäßige vertiefte Überprüfungen der Stauanlage > Kontinuierliche messtechnische Überwachung > Nach DIN und > ATV-DVWK Heft 222/1991; künftig DWA-M 514 > Durch Physikalische und > Geodätische Messverfahren > Bewertung des Kurzzeit- und Langzeitverhaltens der Absperrbauwerke > Beachtung der allg. anerkannten Regeln der Technik > Einsatz moderner Sensorik > Digitalisierung der Messtechnik Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 8

9 Aufgabe der geodätischen Deformationsmessung Lage- und Höhenänderungen eines Untersuchungsobjektes gegenüber seiner Umgebung und/oder dessen Verformung als Funktion der Zeit zu ermitteln und darzustellen. Verschiebungen und Verformungen > Horizontalverschiebungen (Lagemessung in Ebene) > geodätische Lagebestimmungen > geometrisches und trigonometrisches Alignement > permanente Lagebestimmung mittels satellitengestützter Verfahren > Pendellot- und bzw. Schwimmlotmessungen > Inklinometermessungen.. > Vertikalverschiebungen (Höhen- und Setzungsmessungen) > Geometrisches Nivellement (Präzisionsnivellement) > Trigonometrisches Nivellement > Hydrostatisches Nivellement (Schlauchwaage) > Neigungsmessungen Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 9

10 Sösetalsperre - Hauptsperre Hauptdaten Gestautes Gewässer: Söse Bauzeit: Jahr der Inbetriebnahme:1931 Sperrentyp: Erddamm mit Betonkern und Lehmvorlage Staubecken / Wasserwirtschaft Einzugsgebiet: 49 km² Vollstau bei: 326,50 münn Speicherinhalt bei Vollstau: 25,6 Mio m³ Speicheroberfläche bei Vollstau: 1,24 km² Hauptabsperrbauwerk Höhe über Talsohle: 52 m Höhe über Gründungssohle: 56 m Bauwerksvolumen: m³ Kronenlänge: 485 m Kronenbreite:8,6 m Kronenhöhe: 328,50 münn Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 10

11 Sösetalsperre Verhalten des Absperrbauwerkes In Abhängigkeit von Wasserstand und Eigengewicht Max. Verschiebung: ~ 830 mm infolge Wasserdruck (Kern 11) Verbleibende Verschiebung: ~ 2-3 mm/a Setzung seit 1931: ~ 700 mm infolge Eigengewicht (W14) Verbleibende Setzung: ~ 2 mm/a Ullrich Britz Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 11

12 Horizontalverschiebung am Beispiel der Sösetalsperre Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 12

13 Erneuerung der Messtechnik im Rahmen der GÜ Sösetalsperre > 2005 Beginn der Planungsarbeiten > 2007 Abbruch und Neubau der Hochwasserentlastungsanlage > 2008 Erneuerung der Brüstungsmauer und Einstiegbauwerke > 2009 Wiederherstellung Dammkrone und Parkplatz > Dabei Modernisierung bzw. Erneuerung der gesamten Messtechnik > Geodätisches Messnetz > Festpunktpfeiler = Doppelrohrpfeiler > Objekt- und Bewegungspunkte auf der Dammkrone > Lotmessanlagen; Analog- und Telelote > Inklinometer- und Neigungsmessungen > Automation weiterer Messstellen (Sohlwasserdruck, Sickerwasser, Wasserstand) > Planung eines GPS-Monitoringsystems Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 13

14 Sösetalsperre GPS-Monitoring Lot 8 + GPS 8 Referenzstation Lot 6 + GPS 6 Lot 3 + GPS 3 > Örtlicher Einsatz: GPS Einfrequenz Empfänger GMX901 (Leica) > Post Processing: GNSS Spider Server > Monitoringsoftware: GeoMos Darstellung der GPS-Positionen > TALIS: Übernahme in Talsperrendatenbank Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Deformationsmessungen an Talsperren Harzwasserwerke GmbH, Ullrich Britz, Bauwerksüberwachnung von Talsperren Folie 15