Aufgabe der Rurtalsperre Schwammenauel
Wie die meisten Talsperren des Nordeifelraumes hat auch die Rurtalsperre Schwammenauel vielfältige Aufgaben im System der Talsperren zu erfüllen. Als größter Speicher im Rurlauf liegt seine Bedeutung in erster Linie auf dem Ausgleich der Wasserführung in der Rur; Hochwässer werden aufgefangen, eine Zeitlang festgehalten und in Trockenwetterzeiten gezielt an den Rurunterlauf abgegeben, so dass der Wasserstrom gegenüber den natürlichen Verhältnissen deutlich vergleichmäßigt wird, was der Düren-Jülicher Industrie zugute kommt und Hochwasserschäden an der Rur und in der Fläche der Ruraue verhindert bzw. reduziert.
Eine weitere Zweckbestimmung ist die Bereitstellung von Rohwasser für die Trinkwasserversorgung. Im Obersee der Rurtalsperre Schwammenauel werden bis zu mehr als 30 Mio. cbm Wasser pro Jahr für die Wasserversorgung des Großraumes Aachen zur Verfügung gestellt und bei entsprechendem Bedarf abgepumpt, aufbereitet und in das Trinkwassernetz Aachens und der Umgebung eingeleitet.
Gleichzeitig dient der Dauerstau des Obersees dem Landschaftsschutz im Rurtal; er stützt die Fremdenverkehrsbedürfnisse der Anliegergemeinde und ist Anziehungspunkt für viele in- und ausländische Gäste.
Wassersport ist aus hygienischen Gründen nur auf dem Hauptsee der Rurtalsperre erlaubt und wird in sehr unterschiedlichen Disziplinen gerne wahrgenommen. Fahrgastschiffahrt und Energieerzeugung sind darüber hinaus Nebennutzungen an der Rurtalsperre.
Abbildung 1: Luftaufnahme der Rurtalsperre
Allgemeine Angaben
Lage der Haupt-Sperrstelle: |
Im Tal der Rur, 4 km oberhalb der Stadt Heimbach (Kreis Düren) |
Zweck und Aufgaben der Anlage: |
Hochwasserschutz
der mittleren und unteren Rur, Niedrigwasseraufhöhung, |
Bauherr: |
Ehem. Wasserverband Schwammenauel in Aachen |
Entwurf und Oberbauleitung: |
Oberbaudirektor O. Schatz |
Bauzeit: |
Die
Rurtalsperre Schwammenauel wurde entsprechend den wasserwirtschaftlichen
Bedürfnissen in zwei Abschnitten ausgebaut, |
örtliche Bauleitung: |
1.
Ausbau: 2.
Ausbau: |
Das Absperrbauwerk
Abbildung 2: Querschnitt durch den Damm
1. Ausbau
Typ: |
Erddamm mit Lehm - Innendichtung (Lehmvorlage) |
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Baustoffe: |
Stützkörper: |
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Dichtung: |
örtlich
gewonnener Lößlehm ; |
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Beton: |
Mineralbeton
K1, B15 mit 250 kg/m3 Zementanteil |
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Kronenhöhe: |
269 |
m ü. NN |
Kronenbreite: |
10,5 |
m |
Kronenlänge: |
350 |
m |
Größte Höhe über Gründungssohle: |
61,4 |
m |
Größte Fußbreite: |
298 |
m |
Dammkubatur: |
1,7 |
Mio. m3 |
Anschluss an Untergrund: |
Herdmauer mit Kontrollgang; Untergrundvergütung durch Zement-Injektionen (Dichtungsschleier) bis 30 m unter Gründungssohle |
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2. Ausbau
Typ: |
Felsschüttdamm mit Lehminnendichtung (Lehmkern) |
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Baustoffe: |
Stützkörper:
örtlich gewonnener Fels (Schiefer und Grauwacke) Reibungswinkel r
= 420 |
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Dichtung: |
örtlich
gewonnener Hanglehm; |
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Beton : |
Mineralbeton
K1, B25 mit 300 kg/m3 Zementanteil |
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Kronenhöhe: |
284,43 |
m ü. NN |
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Kronenbreite: |
15,0 |
m |
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Kronenlänge: |
480 |
m |
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Größte Höhe über Gründungssohle : |
77,4 |
m |
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Größte Fußbreite: |
303 |
m |
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Dammkubatur: |
für 2. Ausbau |
0,9 Mio. |
m3 |
insgesamt |
2,6 Mio. |
m3 |
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Kubatur der Betonbauwerke: |
20 000 |
m3 |
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Anschluss an Untergrund: |
Herdmauer mit Kontrollgang; Untergrundvergütung durch Zement-Injektionen (Dichtungsschleier) bis 40 m unter Gründungssohle |
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1. Ausbau
Stauziel: |
265,5 |
m ü. NN |
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Max. Stauhöhe: |
52,5 |
m |
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Speicherraum: |
Gesamt-Speicherraum: |
101 |
hm3 |
|
Min. Nutzraum: |
78 |
hm3 |
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Max. Hochwasserschutzraum: |
23 |
hm3 |
Ausbaugrad: |
53 |
% |
|
Ausgleichsgrad: |
67 |
% |
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überstaute Fläche bei Vollstau: |
504 |
ha |
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Länge der Talsperre: |
19 |
km |
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2. Ausbau
Stauziel: |
281,5 |
m ü. NN |
|
Max. Stauhöhe: |
68,5 |
m |
|
Speicherraum: |
203 |
hm3 |
|
|
Min. Nutzraum: |
127 |
hm3 |
|
Max. Hochwasserschutzraum: |
58 |
hm3 |
|
Eiserner Bestand (Vorbecken „Paulushof“ und „Eiserbach“) |
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Ausbaugrad: |
105 |
% |
|
Ausgleichsgrad: |
78 |
% |
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überstaute Fläche bei Vollstau: |
783 |
ha |
|
Länge der Talsperre: |
24 |
km |
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Erstausbau
Das Schüttmaterial für den Stützkörper und der Lehm für die Dammdichtung standen in unmittelbarer Nähe der Sperrstelle zur Verfügung.
Als Dichtungselement ist auf der Herdmauer ein lotrechter, 12 m hoher Betonkern gelagert. An dem Betonkern wurde eine zur Luftseite geneigte Kerndichtung angeschlossen, Diese besteht aus waagerecht liegenden Stahlspundbohlen, die auf einem Sand-Kies-Filter verlegt und mit Jute geschützt sind. Wasserseitig vor dem Betonkern liegen eine 3 m dicke Schicht aus tonigem Schluff und eine etwa 40 m dicke Schicht aus steinhaltigem Lehm. Die wasserseitige Vorlage besteht aus schwach lehmigem Kies und Talschotter als Deckschicht auf dem Dichtungslehm und ist durch Steinschüttung und Steinsatz gesichert. Der luftseitige Stützkörper besteht im wesentlichen aus grobem Talschotter und lehmigem Steinmaterial. Die Sicherung der Böschungen geschieht durch eine bepflanzte Andeckung von Lehm und Mutterboden.
2. Ausbaustufe
Für die Dammdichtung ist ein lotrechter Lehmkern angeordnet worden, der vollständig auf der Luftseite des Dammes des Erstausbaues aufgelagert ist. Als Verbindungselement zwischen der alten und der neuen Dichtung wurde ein waagerechter Lehmteppich geschüttet. Im Gegensatz zum Erstausbau wurden die Stützkörper der Dammerhöhung unter Verwendung von gesprengtem Schüttmaterial anstelle des Talschotters und des lehmigen Steinmaterials ausgeführt. Mit der zur Ausführung gelangten steileren luftseitigen Böschung (1:1,5) konnte eine wesentliche Verringerung der Schüttmassen erreicht werden.
Konstruktive Besonderheiten
Abweichend von der in früherer Zeit häufig angewendeten Ausführung eines lotrechten Betonkernes bis zur Dammkrone ist dieser in Schwammenauel beim Erstausbau nur bis zu einem Drittel der Dammhöhe hochgeführt worden. Der obere Teil der Dichtung sollte nachgiebiger und sicherer gegen Wasserdurchlässigkeit gestaltet und die Standfestigkeit des Dammes durch Vergrößerung des luftseitigen Stützkörpers infolge der Schräglage der Dichtung verbessert werden. An den Betonkern sind (luftseitig von der Lehmdichtung) als zusätzliche Sicherung horizontal eingebaute und miteinander verschweißte Spundbohlen angeschlossen worden.
Bauablauf
Während der Bauzeit des Erstausbaues wurde die Rur – nach Errichtung eines Fangedammes von ca. 13 m Höhe – durch den für den späteren Grundablass zuerst hergestellten Umführungsstollen von 5 m Durchmesser umgeleitet. Der Stollen konnte während der Bauzeit ein Hochwasser von 200 m³/s ableiten. Bei den Bauarbeiten zur Dammerhöhung durften die beiden Funktionen der Talsperre, die Niedrigwasseraufhöhung und der Hochwasserschutz, nicht wesentlich eingeschränkt werden. Ein überströmen des zum Teil abgetragenen alten Staudammes musste auf jeden Fall vermieden werden. Bei der Bauausführung wurde die Stauspiegelabsenkung deshalb bis zu einer Veringerung des Stauinhaltes auf 35 hm³ vorgenommen. Die maximale Schüttleistung für die Staudammerstellung betrug beim Erstausbau ca. 100 000 m³/Monat (mit Arbeitsbahnen im Gleisbetrieb), bei der Erhöhung ca. 140 000 m³/Monat (LKW-Transport).
Wasserkraftwerk Schwammenauel
Der größte Teil des gestauten Wassers wird im Wasserkraftwerk Schwammenauel (RWE) energetisch zur Stromerzeugung ausgenutzt; das Kraftwerk dient der Deckung des Spitzenstrombedarfs und leistet i. M. eine Jahresarbeit von fast 25 Mio. Kilowattstunden. Die maximale Leistung (bei entsprechendem Wasserdruck (Stauhöhe) und großer Wasserabgabe (ca. 32 m³/s) beträgt 15.000 kW = 20.000 PS !
Das Wasserkraftwerk Schwammenauel besitzt einen Maschinensatz mit Francisturbine und Synchrongenerator auf einer liegenden Welle. Im Durchschnitt werden für die Arbeit von einer Kilowattstunde rund 6 cbm gestautes Druckwasser benötigt.
Schemata zur Trinkwasserbereitstellung
