Schwebstoffe im Triebwasser von Hochdruck-Wasserkraftanlagen stellen deren Betreiber vor Herausforderungen. Insbesondere Turbinen, aber auch andere stahlwasserbauliche Anlagenteile können sogenannter Hydroabrasion ausgesetzt werden, resultierend in einer markanten Wirkungsgradverringerung der Anlagen. Häufige Betriebsunterbrechungen für Revisionen und hohe Instandhaltungskosten können die negative Folge sein. Im alpinen Raum werden deswegen häufig Entsanderanlagen zwischen Wasserfassung und Triebwasserweg vorgesehen. In diesen sollen Schwebstoffe bis zu einer definierten Grösse aufgrund der Strömungsberuhigung absinken und damit aus dem Triebwasser entfernt werden. Betriebserfahrungen zeigen, dass solche Anlagen oftmals aufgrund ihres Designs nicht zuverlässig arbeiten und die Absetzleistungen unter den Erwartungen liegen.
Zur Verbesserung der hydraulischen Bedingungen in Entsanderanlagen bietet die Verwendung numerischer Simulationssoftware aussichtsreiche Möglichkeiten, da die Untersuchung von feinen Sedimentpartikeln in physikalischen Versuchsständen aufgrund von Massstabseffekten kaum möglich ist und zudem umfangreiche Parameterstudien vergleichsweise kostenintensiv sind. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden vor diesem Hintergrund die Softwarepakete SSIIM, FLOW-3D und Open-FOAM im Rahmen einer Vorstudie auf ihre Eignung zur Simulation der massgeblichen Prozesse in Entsanderanlagen anwendungsbezogen untersucht. Dazu erfolgte unter anderem ein Vergleich mit vorhandenen Feldmessdaten.
Alle drei untersuchten Softwarepakete weisen eine generelle Eignung zur Simulation von Fliess- und Absetzvorgängen (sofern getestet) in Entsandern alpiner Wasserkraftanlagen auf. Dies konnte anhand der Simulationsresultate im Vergleich zu theoretischen Dimensionierungsansätzen und vorliegenden Feldmessdaten aufgezeigt werden. Jedoch unterscheiden sich die untersuchten Softwarepakete hinsichtlich der ingenieurpraktischen Anwendung und haben jeweils Vor- und Nachteile.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Paschmann,Christopher
Albayrak,Ismail
Vetsch,David
Boes,Robert
