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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/500723
Projekttitel
Entwurf und Bemessung von Sedimentumleitstollen
Projekttitel Englisch
Layout and Design of Sediment Bypass Tunnels

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)

Nachhaltigkeit von Stauseen, Stauraumverlandung, Sedimentumleitstollen, Betonabrasion, Revisionskosten

Schlussbericht
(Deutsch)

Schiessender Abfluss tritt in vielen wasserbaulichen Anlagen auf, wie z.B. Schussrinnen, Auslassorganen von Talsperren, Wehren und Umleitstollen. Bei diesen Bauwerken sind infolge hoher Fliessgeschwindigkeiten und bei Umleitstollen ebenfalls grossem Geschiebetrieb Kavitations- und Abrasionsschäden zu erwarten. Sedimentumleitstollen sind eine sehr effektive Massnahme, um die Akkumulation von Sedimenten im Stausee signifikant zu minimieren. Bei Hochwasser wird der Umleitstollen geöffnet und das sedimenthaltige Wasser um die Talsperre herum in das Unterwasser geleitet. Dennoch ist die Anzahl von Sedimentumleitstollen weltweit bis heute aufgrund hoher Investitions- und vor allem Unterhaltskosten begrenzt. An der VAW wurde dieses Forschungsprojekt im Jahr 2011 initialisiert, um vertiefte Erkenntnisse in die Prozesse bei hoch schiessendem Abfluss mit Geschiebetransport zu erlangen und Entwurfskriterien für die Bemessung von Umleitstollen zu entwickeln. Das Forschungsprojekt beinhaltet drei verschiedene Versuchsreihen: (1) die Analyse der Turbulenz, (2) die Analyse der Sedimentbewegung, und (3) die Entwicklung der Sohlenabrasion infolge Sedimenttransports bei schiessendem Abfluss. Diese Versuchsreihen geben Einblick in die hydraulischen Prozesse in Sedimentumleitstollen und betrachten die Interaktion von sich fortbewegendem Sediment und dem Abrasionsprozess der Sohle.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Englisch)

Supercritical open-channel flows occur in many hydraulic structures including spillways, dam outlets, weirs, and bypass tunnels. Due to high flow velocities and high sediment flux severe problems such as cavitation and abrasion damages are expected, particularly in sediment bypass tunnels. Given the fact that sedimentation affects the majority of worldwide reservoirs, sediment bypass tunnels as a countermeasure become more and more important. These are an effective means to decrease reservoir sedimentation by bypassing the sediments into the dam tailwater during floods. However, hydro-abrasion on tunnel inverts causes significant annual maintenance cost. To enhance the use of sediment bypass tunnels as an effective countermeasure against reservoir sedimentation, the presented research project was initiated at VAW in early 2011. The main goal is to establish general design criteria for optimal hydraulic conditions to avoid sediment depositions in the tunnel and to keep the invert abrasion damages occurring in most existing tunnels at a minimum. The project is divided in three single test series investigating the (1) mean and turbulent flow characteristics, (2) particle motion, and (3) invert abrasion caused by sediment transport. Besides new insights in the three listed topics, paramount interest is given to their interrelations. Knowledge of the flow characteristics is indispensable to analyze the particle motion and to amplify the invert abrasion phenomena in super critical open-channel flows.