Strömung detailliert berechnen

2D-Modelle ermitteln Fließhydraulik detailliert

Drei ehemalige Wehrbauwerke machen die thüringische Saale aufgrund sehr geringer Wassertiefen und zu hoher Fließgeschwindigkeiten für Fische undurchgängig. Die Gewässerabschnitte sollen unter diesem Aspekt umgestaltet werden. Bei den Planungen ist auch zu berücksichtigen, dass der Fluss für Kanus künftig besser zu befahren sein soll und damit für den Wassertourismus attraktiver wird. Hydrotec modellierte die Gewässerabschnitte mit HYDRO_AS-2D, um detaillierte Informationen über die Fließverhältnisse der Planungsvarianten zu erhalten.

Mit HYDRO_AS-2D kann man die innerhalb der Gefällestrecke auftretenden Fließgeschwindigkeiten, Wassertiefen und Schubspannungen detailliert berechnen.

Die Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie (TLUG) beabsichtigt, an drei bestehenden Querbauwerken der Saale in Rudolstadt und Saalfeld Defizite bei der ökologischen Durchgängigkeit an diesen Anlagen zu beseitigen. Gleichzeitig sollen sie für Freizeitboote besser passierbar gemacht werden.

Die ursprünglich an den Standorten vorhandenen Steinkastenwehre wurden schon vor ca. 20 Jahren zurückgebaut und durch Rampen bzw. Sohlgleiten ersetzt. Aktuelle Überprüfungen zeigten aber, dass auf den Gleitenkörpern sehr geringe Wassertiefen und hohe Fließgeschwindigkeiten auftreten und die Auffindbarkeit und Passierbarkeit für aufwärtswandernde Fische nicht oder nur eingeschränkt gegeben ist.

Die TLUG beauftragte das Ingenieurbüro Kubens (Nürnberg) mit den Planungen. Die hydraulische Modellierung der Planungsvarianten übernahm Hydrotec als Unterauftragnehmer.

Aufgelöste Bauweise

Die Planungsdaten wurden in das DGM des Saaleabschnitts integriert.

Als Vorzugslösung für alle drei Standorte wurde eine sogenannte aufgelöste Bauweise festgelegt. Dabei verlaufen Riegelstrukturen über die gesamte Flussbreite, sodass das Wasser die Gefällestrecke in Kaskaden durchfließt.

Die vom Büro Kubens entwickelten Planungsvarianten modellierte Hydrotec mit HYDRO_AS-2D, um Nachweise für die folgenden Aspekte und Abflüsse zu führen:

• Hydraulischer Nachweis für die ökologische Durchgängigkeit bei den Abflüssen Q30, MQ, Q330 für alle drei Wehranlagen,
• Ermittlung der hydraulischen Beanspruchung der Riegel- und Gleitenstruktur bei Q330 und HQ100 (Schubspannung, Fließgeschwindigkeiten),
• Ermittlung der Wasseraufteilung in oberwasserseitig abzweigende Mühlgräben an zwei Standorten für die Abflüsse Q30, MQ, Q330 sowie HQ2 und HQ100.

Schubspannungen aus HYDRO_AS-2D

Mit HYDRO_AS-2D lassen sich Wassertiefen, Fließgeschwindigkeiten und die auftretenden Schubspannungen berechnen und in der Karte darstellen. Aus diesen Informationen zur hydraulischen Belastung kann das Planungsbüro Empfehlungen für die Befestigung der Riegel und Gleite (Steingrößen, ingenieurbiologische Bauweisen) ableiten.

Dipl.-Ing. Claudia Stockfisch, Prof. Dr.-Ing. Alpaslan Yörük