Titelaufnahme

Titel
Grundlagen zum hydraulischen Entwurf von Grundablässen / von Hubert Strenn
VerfasserStrenn, Hubert
Begutachter / BegutachterinPrenner, Reinhard
Erschienen2013
UmfangIV, 141 Bl. : zahlr. Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-70701 Persistent Identifier (URN)
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Grundlagen zum hydraulischen Entwurf von Grundablässen [3.37 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Diplomarbeit behandelt die verschiedenen Bereiche eines Grundablasses. Der besondere Fokus richtet sich nach einer Abhandlung über die verschiedenen Möglichkeiten der Linienführung bei Talsperrenspeichern auf den eigentlichen Entwurf des Grundablassstollen. Dieser wird im Detail vom Einlaufbauwerk bis zur Energieumwandlung behandelt. Die hydraulischen Phänomene, wie Kavitation, Belüftung und die Stosswellen werden in einem eigenen Kapitel diskutiert. Eine strömungsgünstige Ausbildung des oberwasserseitigen Druckbereichs ist neben dem Einlaufbauwerk auch für den Verzug des Stollenquerschnitts zur Apparatekammer und für die Kammer selbst notwendig, da jede Strömungsablösung die Abfuhrkapazität durch Wirbelbildung vermindert, und zum Auftreten von Unterdruck und Kavitationsbildung führen kann. Um das Auftreten von Unterdruck im Abfluss des Freispiegelstollens hintanzuhalten, muss eine entsprechende Belüftung unmittelbar nach der Apparatekammer vorgesehen werden. Bei Bedarf ist zusätzlich zur Vermeidung von Kavitationserrosionsschäden im nachfolgenden Freispiegelstollen der Einbau von Sohl- und Wandbelüftern erforderlich. Das Wasser wird am Abfließen aus dem Staubecken durch Schütze oder mittels Drucksegmenten gehindert, wobei die Schütze nach der Art der Lagerung in Gleit- und Rollschütze eingeteilt werden können. Im Gegensatz zu Schützen benötigen Drucksegmente keine seitliche Führung. Beide Verschlussarten benötigen eine Abdichtung mittels Dichtungen und eine klar definierte Ablösekante an der Unterkante des Verschlusses, damit der Verschluss nicht zum Schwingen angeregt wird. Die Linienführung des Stollens beeinflusst das Abflussverhalten. Weiters hat, für den Fall, dass mehrere Verschlüsse im Stollen angeordnet werden die Ausbildung des Vorhofes Einfluss auf die Abfuhrleistung. Bei einem einseitigen Betrieb der Verschlüsse kann es im Anschluss an die Apparatekammer zu ungünstigen Abflusszuständen kommen, wodurch ein Zuschlagen des Querschnittes möglich ist. Dieses Zuschlagen sollte bei der Stollendimensionierung vermieden werden, da ansonst der Lufttransport gestört wird. Am Ende des Freispiegelstollens muss zum Schutz der Gewässersohle eine Energieumwandlung vorgesehen werden. Das Tosbecken und die Sprungschanze sind hierfür besonders geeignet. Abschließend wird festgehalten, dass die Ausbildung des Kolkes einer Sprungschanze vom Grad der Zerstäubung, dem Auftreffwinkel, der vorliegenden Wassertiefe sowie dem anstehenden Untergrund abhängig ist.

Zusammenfassung (Englisch)

This master thesis treats different issues of a bottom outlet. The special focus is directed on the layout design of the bottom outlet properly to different types of dams. Furthermore this subject is discussed in detail from the intake structure towards to energy dissipation. The hydraulic phenomena like cavitation, aeration and cross waves are going to be discussed in a separate chapter. For an efficient hydrodynamically design of the pressure tunnel is - beside the intake structure - also the transition of the pressure tunnel cross section to the gate chamber cross section particularly important, because this could result due to flow separation to a pressure drop and finally to cavitation generation. In order to prevent this detrimental flow conditions a sufficient aeration of the free flow tunnel section is necessary by means of an aeration pipe. Additionally devices (bottom and wall aerator) to prevent cavitation erosion damages on the tunnel lining can be installed by occurrence of low pressure conditions. By means of the gates the water discharge in the bottom outlet can be regulated. The gates are differentiated in sliding gates and roller gates. Both need seals and a gate guidance. To prevent gate vibrations a definite flow separation point has to be guaranteed by a rectangular bottom seal. The layout design of the bottom outlet influences the flow behaviour more or less significantly. In case of the existence of several gates in the gate chamber, disadvantageous flow conditions can occur during asymmetric gate operation conditions. In consequence chocking effects can disturb the regular flow behaviour and could finally cause damages on the tunnel lining. In order to protect the downstream river bed against massive erosion damages, the energy of the maximum discharge of the bottom outlet has to be dissipated properly. For this purpose, a stilling basin or a ski jump solution are appropriate. Finally it is stated that the dimension of a scour is influenced by the degree of the jet disintegration, the impact angle, the downstream depth and the river bed (fractured rock size) material.