SEDIMENT: WEITER SAMMELN? - CLEVER BEWIRTSCHAFTEN! - spiekermann ingenieure ...

SEDIMENT: WEITER SAMMELN? –
CLEVER BEWIRTSCHAFTEN!

AGENDA

• Kurzvorstellung Spiekermann
• Verlandungssituation weltweit
• Problematik von Sediment in Stauräumen
• Sedimentbewirtschaftung von Stauräumen
• Spiekermann als Berater und Planer

2 | © spiekermann ingenieure gmbh | Stauraumentlandung

KURZVORSTELLUNG SPIEKERMANN

…UND VORTRAGENDE

• Ingenieurgesellschaft mit Zentrale in Düsseldorf
                                                     Joana
• weitere Niederlassungen in Dresden und Berlin      Küppers
                                                     Projektleiterin
• ca. 25 Ingenieurinnen und Ingenieure               Sediment-
  im Bereich Wasser und Umwelt                       bewirtschaftung

• langjährige Expertise im Bereich
  Talsperren und Stauräume                           Dr. Christopher
• seit 2020 Teil der                                 Paschmann
                                                     Geschäfts-
                                                     bereichsleiter
                                                     Wasser & Umwelt

VERLANDUNGSSITUATION WELTWEIT

ZEITALTER DER SEDIMENTBEWIRTSCHAFTUNG

                             7.000
                                           Nominale Kapazität
                                                                                                                            Jährlich gehen ca. 1% des weltweiten Stauraums
                             6.000
                                           Weltweite Verlandung                                                             von Talsperren durch Sedimentation verloren.
                                           Verbleibendes Volumen                                                            Morris, Annandale, Hotchkiss: “Reservoir Sedimentation” in Sedimentation
                                                                                                                            Engineering: Processes, Measurements, Modeling, and Practice, American Society of
                             5.000                                                                                          Civil Engineers, Reston U.S., 2008
Volumen weltweit [Mio. m³]

                             4.000

                             3.000
                                                                                                                            “Während sich das letzte Jahrhundert mit der
                             2.000                                                                                          Entwicklung von Stauseen befasste, wird sich das
                             1.000
                                                                                                                            21. Jahrhundert auf das Sedimentmanagement
                                                                                                                            konzentrieren müssen”
                                 0                                                                                          Vice President of World Bank 2003 Ian Johnson in Reservoir Conservation Vol. 1 p.V
                                 1900       1920          1940      1960          1980      2000        2020         2040
                                                                           Jahr

                              Ohey 2003 „Effects of obstacles and jets on reservoir sedimentation due to turbidity
                              currents“ (überarbeitet)

PROBLEMATIK VON SEDIMENT
IN STAURÄUMEN

ERKENNEN SIE IHRE PROBLEMATIK WIEDER?

Folgen der Bauwerks-Lebzeit (und des Klimawandels):

• Ablagerungen im Betriebsraum
  → Energieerzeugung, Trinkwasser, Bewässerung
  → Einschränkung HWS-Raum
  → Freizeitnutzung
• Verlandung von Auslässen

• Erhöhte Erosion
• Vermehrte Starkregenereignisse
• Länger trockene Zeiträume
                                                        © Wasserzweckverband im Landkreis Birkenfeld

8 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

SEDIMENTBEWIRTSCHAFTUNG
VON STAURÄUMEN

ABLAUF VON
BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHMEN

Zustandserfassung           Entlandungskonzept           Ausführungsüberwachung
• Vermessung                • Rechtliche Eingliederung   • Bauablauf
  → Mengenermittlung,         → Umlagerung, Ver-         • Gewässer-Monitoring
  Bereichidentifikation       wendung, Verwertung,
• Probenahme                  Beseitigung
  → Analyse des Materials
                            • Evaluierung
                              → Umgang mit dem
                              Material, Entlandungs-
                              verfahren

ABLAUF BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHME
– VERMESSUNG
• Einsatz von Echolot-Geräten zur Aufnahme der
  Sohltopografie
• Konvertieren der Rohdaten zu GIS-einlesbaren
  Daten und Erstellen von DGM
• Differenzkartenerstellung zur Ermittlung von
  Ablagerungsvolumen

                                                         © D-Sediment GmbH

11 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

ABLAUF BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHME
– PROBENAHME
Erstellung des Probenahmekonzepts
• Menge, Verortung, Art der Proben
Analyse von Misch- und Schichtproben
•   Granulometrische Analyse (Sieb-/Schlämmanalyse)
•   Feststoffgehalt
•   Chemische Analyse
•   Ökotoxikologische Analyse

                                                         © D-Sediment GmbH

12 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

ABLAUF BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHME
– RECHTLICHE EINGLIEDERUNG
• Überblick über das Wasserrecht (WHG)                                 SEDIMENT
  und Abfallrecht (KrWG, BBodSchV, DepV)
• Genehmigungslage einzelner                             Umlagerung

  Maßnahmen                                                       Verwendung
• Möglichkeiten des Umgangs mit
  Sediment (je nach Schadstoffgehalt)                                     Verwertung
  ≙ Abfallhierarchie
                                                                                Aufbereitung

                                                                                       Beseitigung

                                                         Wasserrecht           Abfallrecht

13 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

ABLAUF BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHME
– EVALUIERUNG SEDIMENTUMGANG
Bauliche Maßnahmen
• Vorsperren, Totraum, Umleitungsstollen
Baggerungen
• Trocken-, Nass- und Saugbaggerung
  → Entwässerung in Spülbecken, GeoTextil
  → Abtransport zur Verwendung/Verwertung/Entsorgung
Durchleitung ins Unterwassser
• Aufwirbelung
• Hydrosuction
• Kontinuierlicher Sedimenttransfer
Betriebsanpassung
• Spülung, Sluicing

14 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

ABLAUF BEWIRTSCHAFTUNGSMAßNAHME
– MONITORING
Erstellung des Monitoringkonzepts
• Gewässerstellen, Beprobungshäufigkeit, biologisch bedingte Zeitpunkte, Aussagekraft etc.
Aufnahme von Messdaten
•   Physikalische Parameter
•   Chemische Parameter
•   Biologische Parameter
•   Substratzusammensetzung
•   Fließgeschwindigkeiten, Abflüsse
Optische Überwachung

15 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

SPIEKERMANN ALS BERATER UND PLANER

UNSER PORTFOLIO FÜR SIE

      Studien und Konzepte                               Fachplanung                               Begleitung

  • Erfassung Ist-Zustand der              • Messtechnik & Datenerfassung              • Überwachung der Ausführung
    Verlandung                             • Probeentnahme & Auswertung                • Dokumentation der Entsorgung
  • Beurteilung vor Hintergrund            • Entlandungsmaßnahmen                      • Berichtswesen
    Anlagennutzung                         • Betriebsanpassung                         • Einweisung Betriebspersonal in
  • Entwicklungsprognose                   • Sedimentverbleib (U-V-V-E)                  angepasste Prozesse
  • Erarbeitung Lösungsansätze             • zudem: betroffene Anlagen-                • Monitoring
  • Wirtschaftlichkeits-                     teile (Einläufe, Auslässe, etc.),
    betrachtungen                            Maßnahmen an Talsperren allg.

Austausch und Input in Fachgremien (DTK, ICOLD, DWA)
und im Rahmen von Fachveranstaltungen (IWASA, Dt. Talsperrensymposium, Wasserbausymposium ETH-TUM-TUG, …)

17 | © spiekermann ingenieure gmbh | 8. September 2021

© Wasserzweckverband im Landkreis Birkenfeld