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Talsperre

Wasserbauwerk in einem Tal zum Aufstau eines Fließgewässers zu einem Wasserspeicher
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Eine Talsperre staut mit einem Absperrbauwerk in einem Tal ein Fließgewässer zu einem Stausee auf, dabei bilden die gegenüberliegenden Talflanken den seitlichen Halt der Talsperre und die Begrenzung des Sees.

Sengbachtalsperre
Stausee Oberrabenstein bei Chemnitz

Definition

Technisch-fachliche

Die technisch-fachliche Definition ist: Eine Talsperre ist eine Anlage zum Stauen von fließendem Wasser (Stauanlage), die über den Querschnitt des Wasserlaufes hinaus die ganze Talbreite abschließt. Im Gegensatz dazu schließt ein Wehr nur den Querschnitt eines Wasserlaufes auf dessen Breite ab. Der Stauraum dient als Speicher. (DIN 19700-11)

Juristische

Die juristische Definition ist den Wassergesetzen der Länder zu entnehmen, z. B. dem §84 SächsWG: Danach ist eine Talsperre eine Stauanlage von mehr als 5 m Höhe (gemessen von der Bauwerkskrone bis zum tiefsten Geländepunkt im Speicher) und mehr als 100.000 m³ Inhalt des Speicherbeckens. (z.B. LWG NW § 105). Als Talsperren gelten Stauanlagen einschließlich ihrer Speicherbecken.

Funktion einer Talsperre

 
Der Speichersee der Schwarzenbachtalsperre (Nordschwarzwald)

Talsperren dienen folgenden Hauptzwecken:

Zusätzlich werden viele Stauseen und ihre näheren Umgebungen für Freizeit- und Sportaktivitäten und zur Erholung genutzt.

Klassifizierung der Absperrbauwerke

Man unterscheidet folgende Ausführungen der Absperrbauwerke:

Staudamm
Die Talsperre wird aus Gestein und Erde aufgeschüttet. Die Stabilität des Bauwerks ist durch das Eigengewicht und den flachen Böschungswinkel gegeben. Bei der Abdichtung wird zwischen einer „Oberflächendichtung“ und einer „Kerndichtung“ unterschieden.

Bei der Oberflächendichtung wird der Damm auf der Wasserseite zum Beispiel durch eine Lehm oder Tonschicht abgedichtet. Es gibt jedoch auch andere Ausführungen dieser Dichtungsart – wie etwa bituminöse Schichten. Der Nachteil bei dieser Ausführung ist jedoch, dass sie durch Witterungseinflüsse immer wieder erneuert werden muss.

Bei der Kerndichtung befindet sich ein sogenannter Dichtriegel im Inneren des Dammes. Nur der Überlauf wird meist gemauert ausgeführt. Diese Sperren werden oft, aber nicht ausschließlich, für kleine Becken an kleinen Flüssen verwendet. Ein weitere Einsatzmöglichkeit sind auch große Talquerschnitte mit schwierigem Baugrund. Wenn aufgrund der Baugrundverhältnisse wie beispielsweise eine geringe Druckfestigkeit des anstehenden Bodens nur geringe Bodenpressungen möglich sind, ist die Dammkonstruktion wegen ihrer großen Aufstandsfläche eine der besten Lösungen für eine Talsperre.

Beispiele:

Gewichtsstaumauer oder Schwergewichtsmauer
Diese Mauern werden im Kern aus Mauerwerk oder Beton hergestellt. Die Oberfläche wird abgedichtet und die Mauerkrone befestigt. Diese Talsperrenart hält dem Druck der Wassermassen allein auf Grund ihres Gewichtes stand.

Beispiele:

Bogenstaumauer oder Gewölbestaumauer
Bei sehr hohen und nicht sehr breiten Tälern wendet man die Bogenstaumauern vorrangig an. Die Mauer ist nicht eben, sondern bildet einen gegen die Wasserseite vertikal und horizontal gespannten Bogen. Der durch das Wasser erzeugte Druck auf die Mauer wird über den Bogen auf die seitlich im Berg gelegenen Fundamente abgeleitet. Bei dieser Mauerform ist die Bindung an den Fels besonders wichtig. Bogenstaumauern werden beispielsweise bei Stauseen in der Schweiz und in Österreich am häufigsten angewendet.

Beispiele:

Pfeilerstaumauer
Eine Pfeilstaumauer ist im wesentlichen eine Betonstaumauer mit Pfeilern, die die Kräfte in den Untergrund ableiten, sowie mit materialsparenden Zwischenräumen.

Beispiele

Oftmals haben Talsperren eine Vorsperre, hinter der sich ein „Vorbecken“ befindet, um darin von den Zuflüssen mitgeführte Verunreinigungen zurückzuhalten – Beispielsweise Baumstämme, Öl, Geröll und Sedimente – was insbesondere bei Anlagen zur Trinkwasserversorgung von Bedeutung ist. Gegen einen über das Sollmaß hinaus gehenden Wasserpegel hilft der Überlauf beziehungsweise die Hochwasserentlastung.

Überwachung

Hinter Talsperren verbirgt sich eine große Gefahr in Form der aufgestauten Wassermengen. Um die Sicherheit zu erhöhen und damit Talsperren-Katastrophen zu vermeiden, werden laufend Messungen und Kontrollen durchgeführt. Dadurch sollen Veränderungen frühzeitig erkannt werden um gegebenenfalls entsprechende Maßnahmen vornehmen zu können. Die Überwachung findet in Deutschland in Abstimmung mit der staatlichen Aufsichtsbehörde des jeweiligen Bundeslandes statt.

  • Hochwasserentlastung: Die Hochwasserentlastung dient dem kontrollierten Ableiten von Hochwässern für den Fall, dass der Speicher bereits voll ist und im Einzugsgebiet des Speichers sehr viel Regen fällt. Durch Öffnungen in der Staumauerkrone, über welche eine Brücke führt, kann das Wasser im Hochwasserfall geordnet abfließen.
  • Grundablässe: Durch die Grundablässe kann der Speicher bei Gefahr rasch geleert werden.
  • Überwachung durch Begehung: Erfahrungsgemäß würden die meisten Veränderungen im Bereich von Talsperren und an den Talsperren selbst durch Beobachtung erkannt werden. Neben dem ständigen Fernüberwachen ist es sehr wichtig, die Talsperren und das umliegende Gelände regelmäßig vor Ort zu besichtigen. Das erfolgt in kurzen Abständen bei periodischen Begehungen.
  • Messtechnische Überwachung
    Mit einem umfangreichen Messsystem wird erfasst, wie die Talsperre auf die Wasserdruckbelastung und andere äußere Einflüsse reagiert.
    • Wetterstationen: Wetterstationen liefern Temperatur- und Niederschlagswerte. Sie werden gebraucht, um das Verhalten der Sperre beurteilen zu können. Die Wetterwerte werden aber auch benötigt, den Speicherinhalt optimal zu nutzen.
    • Geodätische Messungen: Mindestens einmal jährlich werden geodätische Messungen durchgeführt. Das sind absolute Lage- und Höhenmessungen.
    • Wassermessungen: Das Messen der Sickerwässer ist bei Talsperren besonders wichtig. Vor allem der Untergrund von Sperren ist nie vollständig dicht. Sickerwässer im Untergrund gehören zum normalen Betrieb von Talsperren. Die Sickerwässer lassen Rückschlüsse auf Veränderungen im Sperrenkörper und im Sperrenuntergrund zu. Der Wasserdruck im Fundament von Sperren, der sogenannte Auftrieb, hat bei Beton-Gewichtsmauern besondere Bedeutung. Er wirkt aus dem Gebirgsfundament auf den Sperrenkörper. Durch ausreichendes Ableiten des Sickerwassers wird die Standsicherheit der Sperre gewährleistet. Der Druck auf die Sohle der Sperre wird ständig mit Piezometern oder Manometern gemessen.
    • Verformungsmessungen: Das Messen der Verformungen beruht auf dem physikalischen Prinzip, dass sich jedes Bauwerk verformt, wenn es belastet wird. Staumauern werden durch Wasserdruck und Temperaturschwankungen belastet. Die dadurch auftretenden Verformungen bei Talsperren sind jedoch so gering, dass sie mit freiem Auge nicht zu erkennen sind. Mit Hilfe verschiedener Spezialinstrumente werden alle Bewegungen registriert.
    • Extensometermessung: Bei der Extensometermessung wird die Längenänderung der Staumauer in verschiedene Richtungen der Staumauer registriert.
    • Lotmessung: Mit einem Lot im Inneren der Staumauer wird gemessen, ob sich die Dammkrone horizontal verschiebt.
    • Inklinometermessung: Das Inklinometer misst mögliche Veränderungen des Neigungswinkels einer Staumauer.

Bei deutschen Talsperren findet einmal im Jahr eine Talsperrenschau statt. Die Aufsichtsbehörde besichtet mit dem Betreiber den Staudamm mit den dazugehörenden Anlagen. Jährlich muss für jede Talsperre ein Sicherheitsbericht erstellt werden. Grundlage für den Bericht ist das vom DVWK (Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau) herausgegebene Merkblatt 231 „Leitfaden Sicherheitsbericht Talsperren“.

Für jede Talsperre existiert ein „Talsperrenbuch“ mit folgenden Bestandteilen:

  • Angaben und Entscheidungen aus der Planungs- und Bauzeit
  • Zusammenstellung der Antrags und Genehmigungsunterlagen
  • Beschreibung der Gesamtanlage
  • Beschreibung der Einzelbauwerke
  • Betrieb und Unterhaltung
  • Zeichnerische Darstellung

Berühmte Talsperren

Die größten Talsperren der Erde

Hier befindet sich eine Liste der größten Talsperren der Erde.

Die älteste Talsperre der Erde

Die älteste noch teilweise erhaltene Talsperre der Erde ist das Sadd-el-Kafara im Wadi el Garawi bei Kairo, Ägypten (verschiedenen Angaben zufolge zwischen 2950 und 2500 v. Chr. erbaut).

Nach Vogel befindet sich die älteste Talsperre der Welt aus dem 4. Jahrtausend vor Christus in Jordanien, nämlich das Trinkwasserreservoir von Jawa (siehe Österreichische Wasserwirtschaft 7/8 1981). Damit identisch ist wahrscheinlich der von Herzog 1993 beschriebene Waja-Damm in Jordanien (4000 v. Chr.), ein Erd- und Steindamm. Auch eine weitere Quelle weist auf 5 Meter hohe Erddämme aus dem 4. Jahrtausend v. Chr. mit Stauwänden aus Trockenmauerwerk in Java in Nordjordanien hin, die zur Bewässerung und zur Wasserversorgung gebaut wurden.

Die ältesten Talsperren Deutschlands

Siehe auch

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