Delsemmé, Dirk

Kirch, Paul M.

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Conference Paper, Published VersionKirch, Paul M.; Delsemmé, DirkDie Umfahrung der Dreilägerbachtalsperre, Eifel - einBeitrag zum WassergütemanagementDresdner Wasserbauliche MitteilungenZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technischeHydromechanikVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/103866Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Kirch, Paul M.; Delsemmé, Dirk (2005): Die Umfahrung der Dreilägerbachtalsperre, Eifel - einBeitrag zum Wassergütemanagement. In: Technische Universität Dresden, Institut fürWasserbau und technische Hydromechanik (Hg.): Stauanlagen am Beginn des 21.Jahrhunderts. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 29. Dresden: Technische UniversitätDresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S. 67-74.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.Technische Universitat Dresden - Fakultat BauingenieurwesenInstitut mr Wasserbau und Technische HydromechanikWasserbaukolloquium 2005 IWD(4"Stauanlagen am Beginn des 21. Jahrhunderts"Die Umfahrung der Dreiliigerbachtalsperre, Eifel -ein Beitrag zum WassergutemanagementPaul M. Kirch,Dirk DelsemmdUrsprunglich so nicht geplant hat sich die Umfahrung der Dreitagerbachtalsperre(3,65 Mio. ni) aus den Bauhilfsmalinahmen zur Sanierung der SchwergewichtsStaumauer des Hauptbeckens (1990 - 1993) sowie des Absperrdammes desVorbeckens (1995) entwickelt.Der Einlauf der Umgehungsteitung DN 800 - ursprlinglich als Umfahning desVorbeckens wahrend der Sanierung genutzt - befindet sich zwischen derPegelanlage Dreilagerbach und dem Vorbecken. Hier kann das Tdibwasser desDreitagerbaches mit Hilfe von Schutztafeln uber eine Betorirohrleitung DN 800um das Vorbecken mit einer Menge von bis zu 1,2 mVs umgeleitet werden. DieBetonrohrleitung DN 800 miindet unterhalb des Absperrdammes des Vorbeckensim sogenannten Verbindungsbauwerk in die Umgehungsteiting DN 1200, dieursprtinglich als Unifahmng des Hauptbeckens wahrend der Sanierung genutztwurde. Das Verbindungsbauwerk, welches die beiden Bypasse verbindet, wurdeschlieBlich 2003 errichtet.Erste Erfahrungswerte zeigen, dass Trabungseinbruchen besser und sclmellerentgegengewirkt werden kann.Damit einher geht eine Verbesserung der hygienischen Parameter (Coliforme,E.coli).1 Geographische LageDer Aachener Raum und die Nordeifel gehdren zum Flussgebiet der Rur, dieauf belgischem Boden am Ostabhang des Hohen Venns - einem Hochmoor -entspringt und bei Roermond die Maas erreicht. Die geologischen Verhiltnissein der Nordeifel bieten nur wenig Speichermi glichkeit im Untergrund(Sandstein - Tonschiefer Wechselfolgen des Kambrium, Ordovizium, Unter-Devon), sodass die Niederschlage - bis zu 1.300 nim im Jahr - meist spontanoberirdisch zum Abfluss kommen.Durch den Bau von 10 Talsperren im Zeitraum von 1900 bis 1981 liegt dasSpeicherverm6gen bei etwa 300 Mio. ma. Der Gesamtwasserzulauf betragt ca.68 Die Umfahrung der Dreilagerbachtalsperm, Eifel - Ein Beitrag zum Wassergutemanagement430 Mio. m'/Jahr; nur 12% hiervon werden Air die Trinkwasserversorgunggenutzt (Abbildung 1).I ENWOR Verio Gvnbm*64*I STAWAOI SMETWL /,Inkwo/Wil, be e#no an,Qi---- k...gr.Z,-...-. %09/51.agiiAbbildung 1: Wassergewinnungs- und VersorgungsgebietAls erstes Versorgungsunternehmen im Aachener Raum nutzte das Wasserwerkdes Kreises Aachen GmbH den Wasserreichtum der Nordeifel far dieTrinkwasserversorgung. Die Dreilagerbachtalsperre, 1909 bis 1911 errichtet,fasst 3,67 Mio. m' Wasser. Saniert wurde sie von 1990 bis 1993.2 Das Verbundsystem zur DreilagerbachtalsperreDie Dreilagerbachtalsperre in Roetgen nimmt fir die Wasserversorgung desRaumes Aachen eine Schlosselposition ein. Von hier aus werden ca. 500.000Einwohner mit Trinkwasser versorgt. Aufgrund der topographischen Lage der5 Geinkinhen ...I K.i,:Ho,nibe 4.OJDHehNLKraiiD:ren,/--4/....'. f.'1.-1#DOran..\..: *.-%&....K.1.1, I + Duren.: 2 W/.gal •.O.„.Anth..'.3 . W.6.6,1,7.1,p..TWA·le614 S'.....BELGIEN \ 1O,#.4.d.R-WA A, 1  4, '--'.3.,-7*2::':0I, Renig. Di.Wag.rboch:· f ...- T=t:perra ...Jft:V Krai'r----4pi**nB=„"rk .R.#.,0 2-'K.·,3Aachen/ g umMonschauObM;. 7.11'.-Kie;,P.fle.boch- 7 E.kirchenTRAPere1' O',''Ol ·Tolp.---2Wasserbaukolloquiuin 2005 - "Stauanlagen am Beginn des 21. Jahrhunderts"Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen (2005) Heft 29Dreilagerbachtalsperre am Nordrand der Eifel ist sie das letzte Glied imVerbundsystem der Talsperren der Nordeifel und steht deshalb unter ganzbesonderer Beobachtung der Rohwasserqualitat.Neben dem Wasserdargebot aus dem relativ kleinen Einzugsgebiet derDreilagerbachtalsperre (ca. 22 km2) kOnnen auch Rohwasser aus anderenTalsperren der Dreilagerbachtalsperre zugefUhrt werden. DerRohwassertransport zur Dreilagerbachtalsperre ist in der Abbildung 2 imSchnitt dargestellt. Von der Oleftalsperre gelangt das Wasser uber dieUrfttalsperre zum Obersee der Rurtalsperre Schwammenauel. Von hier wird beiBedarf das Wasser seit Mitte der Funfziger Jahre mit Hilfe eines PumpwerkesOber die so genannte Ruruberleitung, einer Druckrohrleitung mitanschlieBendem Stollen (3,7 km), der Kalltalsperre zugefuhrt. Das PumpwerkRurberg besitzt eine maximale Leistung von 1.5001/s bei einer Farderhahe vonca. 160 m. Von der Kalltalsperre wird das Rohwasser durch den etwa 6,2 kmlangen Kallstollen (1924 - 1927) zur Dreilagerbachtalsperre weitergeleitet.ObewUn'nal'Pere +2BI,BO INN+391.30 mNNC„, ,i&# ,=-1.Ile'le-OMi.m'' 2 -.'* |.  **7'   Y '· * mf"I: p--1 ,im 1,*4  '·1 , I liu'. -"·:+·'·'···:v:"- 1**/11 1.zfz ill:i£P.T'E . 1 2fi:7 f#„ -- -9 *.R:- „.w & . *.%*,%3 1 '  EP/.-,.WNER - Km::.n k& I1 6:'F. 1 STEN,Abbildung 2: Talsperrenverbundsystem3 Die Entstehung der Umfahrung im Zuge der Sanierung derDreilligerbachtalsperreDer Bau der Dreilagerbachtalsperre erfolgte in den Jaluen 1909 - 1911. BeimAbsperrbauwerk handelt es sich um eine 38 m hohe Gewichtsstaumauer ausStampfbeton, die nach dem Intze - Prinzip ausgefuhrt wurde. Das Speicher-volumen der Talsperre betragt ca. 3,7 Mio. in'. In den Jahren 1990 - 1993wurde die Staumauer der Dreilagerbachtalsperre saniert. Dabei wurde auf derWasserseite der alten Mauer eine Beton-Vorsatzschate als doppelwandigerHohikasten angeordnet und der Felsuntergrund dut·ch Zementinjektionenabgedichtet. Filr die Sanierung war es erforderlich, die Talsperre komplettabzusenken.6970 Die Umfahrung der Dreilagerbachtalsperm, Eifel - Ein Beitrag zum WassergatemanagementWie bereits erwahnt, ist die Dreilagerbachtalsperre die letzte Talsperre imVerbundsystem. Zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserversorgung wurdedeshalb 1989 eine Leitung vom Ende des Kallstollens aus um die gesamteTalsperre bis zur Trinkwasseraufbereitungsanlage gebaut. DieUmgehungsleitung, uber die das Rohwasser wahrend der Sanierung derAufbereitungsanlage zugeftihrt wurde, besteht aus mit Zement ausgekleidetenStahlrohren mit Durchmessern zwischen DN 900 und DN 1200 und besitzteinen maximalen Durchfluss von ca. 3,2 m'/s. Die Lange der Umgehungsleitungbetragt ca. 2,3 km (Abbildung 3).Abbildung 3: Obersicht UmfahningNach Abschluss der Sanierung des Absperrbauwerks wurde 1994 - 1995 dasVorbecken der Dreilagerbachtalsperre saniert. Im Zuge dieser Sanierung wurdeeine Umfahrung des Vorbeckens als BauhilfsmaBnahme gebaut, um das Wasserdes Dreitagerbaches um das Vorbecken herum in das Hauptbecken zu leiten.Die Umfahrungsleitung um das Vorbecken besteht aus Betonrohren DN 800und besitzt einen maximalen Durchfluss von ca. 1.800 1/s.Im Zuge der Sanierung des Vorbeckens wurde vor dem Hintergrund derWassergittebewirtschaftung der Dreilagerbachtalsperre die vorhandene Um-gehungsleitung um das Hauptbecken erweitert und somit eine durchgehendeVerbindung zwischen dem Vorbecken und dem Unterwasser hergestellt.Dazu wurde zunachst durch den Bau eines Einlaufbauwerkes und einer ca. 300m langen Stahlrohrleitung das Vorbecken mit der vorhandenenUmgehungsleitung verbunden. Des Weiteren wurde die Umgehungsleitung imBereich der Staumauer an die Hochwasserentlastungsanlage angeschlossen. DieEinleitung in die Hochwasserentlastungsanlage erfolgt tiber einRingkoibenventil DN 1.000.K#ddler * Verbindungzur Kal,WIspetreI VasOmungs ,1 2. ..' .gebiet , Urr,gehingsleitungD11 1200 , * 0'bB fumgehungsleitung ON 1200W-*4\ .i "®'-*./.Filterwerk 4 7'.,5.  :'. .4 ./ Un,gehinmlettung DN 800Erlk#//Al'Cti L.' - '.(1- J A.*.bau.erk JU.gehungy.UngWasserbaukoiloquium 2005 - "StauanIagen wn Beginn des 21. Jahrhunderts"Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen (2005) Heft 29Durch die Erweiterung kann die Umgehungsleitung seit 1996 alsTrabwasserableitung genutzt werden. Bei Starkregenereignissen wird der ersteSchwall des Dreilagerbaches mit hoher Trabung und hoher Keimbelastung uberdas Einlaufbauwerk im Vorbecken in die Hochwasserentlastung desHauptbeckens und von dort ins Unterwasser abgeleitet und somit vomHauptbecken ferngehalten.Im Jahre 2003 wurde das so genannte Verbindungsbauwerk, welches dieStahlrohrleitung DN 1.200 und die Betonrohrleitung DN 800 verbindet, gebaut.Damit besteht jetzt die Muglichkeit, das Trilbwasser des Dreiliigerbachessowohl am Vorbecken Ober die Betonrohrleitung DN 800 als auch amHauptbecken uber die Stahlrohrleitung DN 1.200 vorbei ins Unterwasserabzuleiten. Durch den kleineren Querschnitt der Betonrohrleitung ist diemaximale Ableitmenge auf 1,2 mVs begrenzt.Die Inbetriebnahme der Trabwasserableitung erfolgt uber zwei elektrischbetriebene Schatztafeln, die sich zwischen dem Vorbecken und demZulaufpegel befinden. Ubersteigt der Trubwasserzulauf die Kapazitat derBetonrohrleitung DN 800, wird das Wasser bis zu einer Menge von ca. 3,2 m'/suber das Einlaufbauwerk im Vorbecken ins Unterwasser abgeleitet. Bei einemh6heren Zufluss als 3,2 m'/s muss die Oberschusswassermenge insHauptbecken geleitet werden.Bei einer Trubwasserableitung uber das Einlaufbauwerk im Vorbecken wirdnach zurackgegangener Trubung des Dreilagerbaches das Schutz am Einlaufder Betonrohrleitung DN 800 geaffnet und somit der Dreitagerbachzufluss umdas Vorbecken in die Hauptsperre umgeleitet. Nach dem Absetzen derTrabstoffe im Vorbecken wird das Schutz am Einlauf der Betonrohrleitung DN800 wieder geschlossen und damit der Dreilagerbachzufluss uber dasVorbecken der Hauptsperre zugefabst.4 Auswirkungen auf die RohwasserqualitatDie Qualitat des Trinkwassers steht in direktem Zusammenhang init derWasserqualitat des Rohwassers, welches einer Talsperre uber die Zuflusse it,resEinzugsgebietes zugefuhrt wird.Zur Oberprufung der Gewassergute wird regelinaBig die physikalisch-chemische und mila·obiologische Beschaffenheit der Zulaufe iln Einzugsgebietuberpruft.Die Analysen der Wasserproben der verschiedenen Zuflusse und Gewasserentscheiden je nach Qualitat dariiber, welchen Weg die verschiedenen7172 Die Umfahrung der Dreilligerbachtalsperre, Eifel - Ein Beitrag Zum Wassergatemanagementangebotenen Rohwasser nehmen und welches Rohwasser zur Aufbereitunggenutzt werden soll.5 TrubungDem Parameter „Trlibung" kommt hier die wichtigste Bedeutung zu. Dennletztendlich entscheidet er Ober die Betriebsweise der Umfahrung - durch dieam Einlaufpegel angebrachte kontinuierlich messende Sonde.Seit 1993 wird im Zulauf der Dreilagerbachtalsperre eine Haufung dermaximalen Trubungsspitzen (bis 600) beobachtet (Abbildung 4). Ursachenhierfar sind die Veranderung der Art der Regenereignisse wie auch dieBewirtschaftungs-maBnahmen im Forst des Einzugsgebietes.2 1----Ii---. ---11--------- -&= £-I -,- .. ..1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994TrubungAbbildung 4: Trubung.-.i,t:-IL- :1 .E-_. -Fi  -.I -2,55(2 · 7 -1<.= 7 -I-/- Th /1 A - Ttlri-F6-1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004Vor 1993 schenkte man aber auch in der Wasserwirtschaft diesem Parameternicht die ihm zustehende Beachtung!Seit Nutzung der Umgehungsleitung sanken die Trubungsmaxima amEntnahmeturm der Dreilagerbachtalsperre von 10-20 auf 5-7.Wahrend auch die mittlere Tritbung im Zulauf steigt, kann sie amEntnahmeturm weiterhin zuruckgedrangt werden. Beobachtungen der letztenMonate zeigen bei den Parametern pH-Wert, SAK (254 nm) undGesamtphosphor eine VergleichsmaBigung der Ganglinien.1000100 - ,1 -6  -  :  - --f E SEE SE1HEIV,V*I,4, RAM™- Illa.-'....'ll--<>-*V. Vort eck '.* -....,='™M'#.Wasserbaukolloquiuin 2005 - "Stauanlagen am Beginn des 21. Jahrhunderts"Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen (2005) Heft 296 Coliforme KeimeWenn auch das Maximum der coliformen Keime im Zulauf in den letzten 25Jahren bei 8.000 bis 10.000 Kolonien relativ konstant geblieben ist, so zeigtehier die Nutzung der Umgehzingsleitung eine deutliche Reduzierung dercoliformen Keime am Entnahmeturm von 1.000 bis 5.000 auf 100 bis LOOOKeime maximal (Abbildung 5).SOW4500 -4000 #3500 ·E 30008 :-5 2500-1 Ze 1500 -108500 -1, A,F„+ ,1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1954 1995 1996Abbildung 5: Trabung.E-....- -4.- - . ... . I lilI ... ..S *54  41997 1998 1999 20DO 2001 20D2212003 2004Die mittlere Keimbelastung am Entnahmeturm konnte durch den Betrieb derUmgehungsleitung deutlich reduziert werden und liegt zurzeit bei 10 bis 40coliformen Keimen. Damit einher geht naturbedingt ebenfalls eine deutlicheReduzierung der Belastung durch E.Coli um das Zehnfache.730Coliforme Keime/ Virl/lickilhkin  I lkil/mth,bm-+ V.,Vol. ..... -.............,74 Die Umfahrung der Dmilagerbachtalsperre. Eifel - Ein Beitrag zum Wassergatemanagement7 FazitEntstanden aus BauhilfsmaBnahmen zur Sanierung von Talsperre undVorbecken leistet die Umfahmng der Dreilagerbachtalsperre durch Reduzierungder laitischen bzw. VergleichmaBigung der Parameter einen bedeutendenBeitrag zum Wassergatemanagement.Autoren:Dipl.-Geol. Paul M. Kirchenwor - energie & wasser vor ort GmbHKaiserstraBe 8652134 1-IerzogenrathDipl.-Ing. Dirk Delsemmdenwor - energie & wasser vor ort GmbHKaiserstraBe 8652 I 34 Herzogenrath

Die Umfahrung der Dreilägerbachtalsperre, Eifel - ein Beitrag zum Wassergütemanagement

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