Hydrologie und Wasserwirtschaft (Fach) / Wasserwirtschaft & Wasserbau (Lektion)

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• Was sind Hochwasserrückhaltebecken (HRB)? - Hochwasserrückhaltebecken sind Stauanlagen zum vorübergehenden Rückhalt von Hochwasser in Gewässern, Trockentälern und Mulden und verfügen über keine oder nur kleine Betriebsräume im Verhältnis zum Hochwasserrückhalteraum
• Worin unterscheiden sich HRB? - hinsichtlich ihrer Lage zum Gewässer => Hauptschluss => Nebenschluss - hinsichtlich ihrer Beckenfüllung außerhalb von Hochwasserzeiten => Trockenbecken => Dauerstau - hinsichtlich ihrer Betriebsform => gesteuert => ungesteuert
• Unterscheide die drei Hochwasserbemessungsfälle (HWBF) - Hochwasserbemessungsfall 3 (HWBF 3) => BHQ3 => Dimensionierung von Hochwasserrückhalteräumen => Bemessung unterliegt den Anforderungen an den Schutz von Bebauung und sonstigen Objekten unterhalb des HRB => Hochwasserrückhalteraum ist Teilmaßnahme eines Gesamtkonzeptes Hochwasserbemessungsfall 1 (HWBF 1) => BHQ1 => Bemessung von Hochwasserentlastungsanlagen => Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit der Stauanlage wird ohne Einschränkungen sichergestellt Hochwasserbemessungsfall 2 (HWBF 2) => BHQ2 => Überprüfung der Anlagensicherheit bei Extremhochwasser => Globales Versagen der Anlage wird ausgeschlossen => Tragsicherheit des Absperrbauwerkes ist nicht gefährdet - BHQ2 > BHQ1 > BHQ3 (Klassifizierung 2-1-3 hinsichtlich ihrer jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit)
• Wie ist das allgemeine Vorgehen beim Hochwasserschutz? Bedarf: Anforderungen an den Schutz von Bebauungen und sonstigen Objekten vor Hochwasser => 1. Aufstellung eines Hochwasserschutzkonzeptes => 2. Aufbau eines Hydrologischen Gebietsmodell (HGM) (Flussgebietsmodell, Niederschlag –Abfluss –Modell) => 3. Variantenuntersuchung => In der Regel kombinierte Maßnahme aus HRB, flussbaulichen Maßnahmen, Deichen und Objektschutz => 4. Dimensionierung des gewöhnlichen Hochwasserrückhalteraumes des HRB3 (HWBF 3) unter Berücksichtigung der anderen geplanten Maßnahmen
• Was sind verfügbare Daten und Werkzeuge bei der Bemessung des Hochwasserschutzes? => gemessene Abflussganglinien => Abflussmodellierung / Niederschlag –Abfluss –Modellierung => Verwendung einer partiellen Niederschlagsserie (natürliche Niederschlagsereignisse) => Verwendung von statistisch ermittelten Niederschlagshöhen (KOSTRA)
• Wie lassen sich die Bemessungsganglinien beim Hochwasser bemessen? - hydrologisches Gebietsmodell / Niederschlag –Abfluss –Simulation - Simulation mit Extremwertstatistik - Maximierung der Schiefe der Verteilungsfunktion - Regionalisierungsverfahren - Extrapolation der Niederschläge aus dem KOSTRA – Atlas
• Was sind Talsperren? - Talsperren sind Wasserbauwerke, die Bäche und Flüssezu Speicherbecken aufstauenund damit unterschiedliche wasserwirtschaftliche Aufgaben der Wasserspeicherung erfüllen.
• Was sind Ziele & Nutzen von Talsperren? - Ziele => Ausgleich des unregelmäßigen Wasserdargebots zwischen Niedrigwasser und Hochwasser => Nutzung des gespeicherten Wassers - Nutzen => Hochwasserschutz => Niedrigwasseraufhöhung => Bewässerung => Trinkwasserspeicherung => Erzeugung von Wasserkraft => Freizeit und Erholung
• Was sind negative Auswirkungen von Talsperren? - Unterbrechung des Fließkontinuums => Durchgängigkeit des Fließgewässers wird unterbrochen - Veränderung der Fließverhältnisse eines Flusses mit Geschiebe-und Schwebstoffrückhalt  - Veränderung der Grundwasserverhältnisse  - Veränderung des Landschaftsbildes  - Veränderung der Region durch mögliche Sekundärnutzungen (z. B. durch Tourismus) - Umsiedlung der Bewohner des Flusstales
• Unterscheide die verschiedenen Bauformen von Talsperren? - Staudämme => mit Oberflächendichtung (auf der Wasserseite) => mit Kerndichtung - Staumauern => Bogenstaumauer => Gewichtsstaumauer - Sonder-/ Mischformen => Bogengewichtsmauern => Pfeiler(kopf)staumauern   - Staudämme wirken statisch allein aufgrund ihres Gewichts und übertragen die aus dem Wasserdruck resultierenden Kräfte über Reibung in den Untergrund. Staudämme können auf Fels und Lockergestein gegründet werden. - Bei Staumauern muss ein tragfähiger Fels als Untergrund vorliegen, in den die Lasten abgetragen werden können.
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• Wie funktioniert eine Wasserturbine? - wandelt kinetische Energie von Flüssigkeiten in Dreh-oder Rotationsenergie um - Laufschaufeln werden durch Wasserstrom in Drehung versetzt - Drehung wird zum Antrieb eines Generators benutzt - wandelt Rotationsenergie in elektrischen Strom um - Turbine muss den unterschiedlichen Fallhöhen und Durchflussmengen der Anlage angepasst sein
• Beschreibe die verschiedenen Turbinenarten! - Freistrahlturbine => Der Wasserstrahl wird nach Verlassen der Düse nicht mehr geführt. => Das Wasser erreicht in der Zuleitung die Turbine mit sehr hoher Geschwindigkeit. => In der Turbine wird die kinetische Energie fast vollständig abgegeben und der Wasserstrahl verlässt die Turbine mit möglichst geringer Geschwindigkeit unter atmosphärischen Druck. - Überdruckturbinen => Es handelt sich um ein geschlossenes System, das sich vollständig im Wasser befindet. => Hinter der Turbine befindet sich ein Saugrohr, in der die Strömungsenergie in Druckenergie umgewandelt wird und dadurch die Fallhöhe vergrößert.
• Zeige die Eigenschaften der Pelton- Francis- und Kapplanturbine auf! Tabelle /ArtWirkungsgradStromerzeugungFallhöheDurchflussPeltonFreistrahlturbinehochhochhochkleinFrancisÜberdruckturbinehochhochniedrigHochKaplanÜberdruckturbinehochmittelniedrig - mittelschwankend
• Unterscheide die verschiedenen Kraftwerksarten hinsichtlich ihrer Stromerzeugung zu den unterschiedlichen Lastzeiten! - Grundlastkraftwerke => niedrigste Stromentstehungskosten => keine schnelle Regelbarkeit erforderlich => Beispiele: AKW, Braunkohle, Lauf-und Flusskraftwerke, Speicherkraftwerke  - Mittellastkraftwerke => besser regelbar als Grundlastkraftwerke => Beispiele: Steinkohle-und Ölkraftwerke, Speicherkraftwerke - Spitzenlastkraftwerke => schnell regelbar, hohe Erzeugungskosten => Beispiele: Gasturbinen-und Pumpspeicherkraftwerke, Speicherkraftwerke  
• Was sind die Eigenschaften von Lauf- und Flusskraftwerken? - keine Speichermöglichkeit des Wassers => Flusswasser wird durch Turbine geleitet (Francis oder Kaplan) - geringe Fallhöhe, hohe Durchflussmengen - Wehranlagen steigern Durchfluss und Fallhöhe - Stromerzeugung rund um die Uhr, gute Auslastung der Turbinen und geringe Betriebskosten => Grundlastkraftwerk - jahreszeit-und tidebedingte Schwankungen
• Was sind die Eigenschaften von Speicherkraftwerken? - Wasser wird in einem Stauseemittels einer Staumauer oder einem Staudamm gesammelt - Nutzung der hohen potentiellen (Lage-) Energie des gespeicherten Wassers - über Rohrleitungen wird das Wasser auf die Turbine am Fuß der Staumauer geleitet (Pelton-Turbinen) - durch hohes Gefälle ist Stromerzeugung schon mit geringer Wassermengemöglich - Vorteil gegenüber anderen Kraftwerken: => Leistung steht binnen kürzester Zeit zur Verfügung, zudem sehr gut regelbar => Spitzenlastkraftwerk - Speicherkraftwerke können grundsätzlich für alle Lastfälle / Lastzeiten eingesetzt werden
• Was sind die Eigenschaften von Pumpspeicherkraftwerken? - dient zur Speicherung elektrischer Energie durch Umwandlung in potentielle Energie - in Spitzenlastzeitenwird Strom produziert (Funktionsweise wie beim Speicherkraftwerk) - Schwachlastzeiten: => Energieaufwand; es wird mehr Energie zum Hochpumpen benötigt als anschließend gewonnen werden kann - Pumpspeicherkraftwerke zählen daher nicht zu erneuerbaren Energiequellen - sehr flexibel regelbar, Leistung innerhalb Minuten abrufbar => Spitzenlastkraftwerk - Steigende Bedeutung (Ausbau Windenergie) - Problem: => große Entfernungen zwischen Standorten von Windkraftanlagen (Küste) und Pumpspeicherkraftwerken (Mittelgebirge)
• Was sagt die europäische Wasserrahmenrichtlinie aus?  - integrierte Gewässerschutzpolitik in Europa über Staats-und Ländergrenzen hinweg - ganzheitliche Betrachtung der Gewässer, vor allem aus ökologischer Sicht: => auf das Flusseinzugsgebiet bezogener Ansatz => gewässertypenspezifischer Ansatz => kombinierter Ansatz der Betrachtung von Schadstoffen (Emission und Immission) => Festlegung von Umsetzungsfristen
• Was sind die Ziele der europäischen Wasserrahmenrichtlinie? => guter ökologischer und chemischer Zustand in 15 Jahren => Maximale Verlängerung der Fristen um 12 Jahre: 2 x 6 Jahre => bei erheblich veränderten oder künstlichen Gewässern gelten geringere Anforderungen => Verschlechterungsverbot
• Erläutere „Renaturierung“! - Renaturierung ist der Entwicklungsprozess, der zur Wiederherstellung der gewässertypischen hydrologischen und ökologischen Situation in und an einem Gerinnebett und seinem Überflutungsraum entsprechend seines naturnahen, nach Möglichkeit natürlichen Zustandes führt. => Die Renaturierung wird mit Hilfe von naturraumangepassten Unterhaltungs-und Ausbaumethoden herbeigeführt.
• Beschreibe „Leitbild“, „Ist-Zustand“ und das „Entwicklungsziel“ der Typologie von Fließgewässern! - Das Leitbild beschreibt den heutigen potenziell natürlichen Gewässerzustand anhand des Kenntnisstandes über die natürliche Funktion des Ökosystems Fließgewässer. Es ist das aus rein naturwissenschaftlicher Sicht maximal mögliche Sanierungsziel. - Der Ist-Zustand ist der aktuelle ökologische Zustand des Gewässers einschließlich der Abflüsse und der Wasserbeschaffenheit sowie der Nutzungen des Gewässers und der Flächennutzung im Umland. - Das Entwicklungsziel ist die in einem überschaubaren Zeitraum aus gewässerökologischer Sicht maximal erreichbare Annäherung an den natürlichen Zustanddes Fließgewässers unter Berücksichtigung der sozioökonomischen Bedingungen.
• Erläutere Ziele und Umfang des Gewässerausbaus! - Im Wesentlichen sind bei einer Ausbauplanung die gleichen bzw. ähnliche Arbeitsschritte durchzuführen wie bei einem KNEF (?!), allerdings auf einem höheren Detaillierungsgrad => Wenn möglich wird auf ein KNEF (?!)zurückgegriffen und weiter konkretisiert - Die Planungsziele und die entsprechenden Maßnahmen sind in ihren Einzelheiten darzustellen und müssen auf das klar definierte Entwicklungsziel ausgerichtet sein - Während alle Planungsschritte eingehalten werden sollen, sind die Plan-/ Antragsunterlagen an der Bedeutung der Maßnahme auszurichten und auf das Notwendige zu begrenzen - Die Ausbauplanung ist aber bei Bedarf so auszuarbeiten, dass sie für weitere Verfahren (wie zum Beispiel Planfeststellungsverfahren, Umweltverträglichkeitsstudien, Bürgerinformationen) verwendet werden kann

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