Anwendungsbeispiel: Umsetzung eines Betriebsplans/en

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The example of the Wehebach-Dam is intended to illustrate the implementation of an operating plan in accordance with the laws described.

The Wehebach-Dam is a multi-purpose reservoir with the uses of water supply and flood protection. In addition, a regular discharge of 100 l/s into the lower reaches is to be maintained. The operator of the dam is the Water association Eifel-Rur, which is largely responsible for the drinking water supply of the greater Aachen area, the northern Eifel region and the provision of service water for several industrial companies. The catchment area of the dam is 43.61 km², the average annual inflow is 21 million m³, the storage capacity is 119.3%. The construction of the reservoir, built as a rockfill dam, was completed in 1983.

The following operating plan was drawn up for the Wehebach-Dam:

• Characteristics of the dam:

max. content up to the top: 27.1 mio. m³

capacity up to spillway: 25.06 mio.m³

target water level (normal water level): see flood control reservoirs

• Levy amount for water supply:

The reservoir provides drinking water for two water supply companies. The requirements of the companies are available in daily demand values. For the provision of water, up to 11 million m³ must be provided annually for drinking water purposes, of which no more than 2.5 million m³ may be discharged each month.

• Regulatory outflow:

The standard discharge is intended to provide a minimum flow below the dam and is set as follows depending on the inflow:

	Inflow	≥ 200 l/s	→	Regulatory outflow	=	200 l/s
100 l/s ≤	Inflow	< 200 l/s	→	Regulatory outflow	=	Zufluss
	Inflow	< 100 l/s	→	Regulatory outflow	=	100 l/s

In each water management year, 4 m³/s must be released to the downstream watercourse as a flushing wave over a period of 6 hours at the latest by the end of March.

• Flood control areas:

To ensure sufficient flood protection, a time-variable flood slope is designated. The lower limit of the shelters is defined as a damming target.

1.10. - 31.10.	Flood shelter	= 1.0 Mio. m³	Dam target	= 24.06 Mio. m³
1.11. - 30.11.	Flood shelter	= 2.75 Mio. m³	Dam target	= 22.31 Mio. m³
1.12. - 15.1.	Flood shelter	= 4.5 Mio. m³	Dam target	= 20.56 Mio. m³
16.1. - 31.3.	Flood shelter	= 2.5 Mio. m³	Dam target	= 22.56 Mio. m³
1.4. - 30.4.	Flood shelter	= 1.75 Mio. m³	Dam target	= 23.31 Mio. m³
1.5. - 30.9.	Flood shelter	= 1.0 Mio. m³	Dam target	= 24.06 Mio. m³

Clearance of flood control areas is done at the maximum allowable discharge.

• Maximum allowable flow:

Solange die Normalstauhöhe noch nicht erreicht ist, darf nicht mehr als 5 m³/s an das Unterwasser abgegeben werden.

Wird die Normalstauhöhe überschritten und übersteigt der Zufluss den Höchstabfluss von 5 m³/s, so darf aus dem Grundablass nicht mehr als 5 m³/s abgegeben werden. Der übrige Zufluss ist über die Hochwasserentlastung abzugeben.

• Kennlinie der Hochwasserentlastung:

Die Kennlinie ist in Form einer X-Y Kurve mit Stützstellen angegeben.

Die Umsetzung des Betriebsplanes in die oben beschriebene Terminologie verlangt zuerst die Identifikation aller Anforderungen und Nutzungen an die Talsperre und die Definition der Abgabenfunktionen. Die folgenden Angaben dienen nur zur Veranschaulichung des Betriebsregelkonzeptes und erheben nicht den Anspruch auf Vollständigkeit oder genaue Wiedergabe der realen Bedingungen.

• Nutzung: Wasserversorgung

zeitliche Abhängigkeit:		konstante Abgabenfunktion über das Jahr, Bedarf variabel
externe Abhängigkeiten:		ja
	1. aktueller Wasserbedarf [m³/s]:	Faktor1 (Rechenvorschrift: Multiplikation)
	2. Monatliche Bilanz der Entnahmen:	Faktor2 (Rechenvorschrift: Multiplikation)
	3. Jährliche Bilanz der Entnahmen:	Faktor3 (Rechenvorschrift: Multiplikation)
Abgabe je Zeitschritt:		Berechnung der Nutzung 'Wasserversorgung' durch: Abgabe = Faktor1 × Faktor2 × Faktor3 × f(Speicherinhalt)

Bedingungen	Abgabenfunktionen
Bedarfsdeckung [%]: Gültigkeitsdauer: 1. Jan. - 31. Dez. Erläuterung: Reduzierung der Bedarfsdeckung auf 80% ab einem Speicherinhalt < 10 Mio. m³. Fällt der Speicherinhalt unter 2 Mio. m³ wird nichts mehr entnommen.
Bedingungen	Systemzustandsfunktionen
Aktueller Wasserbedarf [m³/s]: (Faktor 1) Zeitbezug: aktueller Wert Rechenvorschrift: Multiplikation	keine Funktion nötig
Monatliche Bilanz der Entnahmen [-]: (Faktor 2) Zeitbezug: Monatliche Bilanz Gültigkeitsdauer: 1. Jan. - 31. Dez. Grenzwert: 2.5 Mio. m³ Rechenvorschrift: Multiplikation
Jährliche Bilanz der Entnahmen [-]: (Faktor 3) Zeitbezug: Jährliche Bilanz Gültigkeitsdauer: 1. Jan. - 31. Dez. Grenzwert: 11.0 Mio. m³ Rechenvorschrift: Multiplikation

• Nutzung: Hochwasserschutz

zeitliche Abhängigkeit:	ja
externe Abhängigkeiten:	nein
Abgabe je Zeitschritt:	Die Abgabe 'Hochwasserschutz' ist in Abhängigkeit des Datums direkt gegeben Abgabe = f(Speicherinhalt)

Bedingungen	Abgabenfunktionen
Gültigkeitsdauer: 1. Dez. - 15. Jan. zulässige Maximalabgabe: 5 m³/s Stauziel: 20.56 Mio m³
Gültigkeitsdauer: 16. Jan. - 31. März zulässige Maximalabgabe: 5 m³/s Stausziel: 22.56 Mio. m³
Gültigkeitsdauer: 1. April - 30. April zulässige Maximalabgabe: 5 m³/s Stauziel: 23.31 Mio. m³/s
Für die restlichen Zeiträume ergeben sich die Abgabenfunktionen analog.

• Nutzung: Regelabfluss

zeitliche Abhängigkeit:		ja
externe Abhängigkeiten:		ja
	1. aktueller Zufluss {m³/s]:	Faktor 1 (Rechenvorschrift: Multiplikation)
Abgabe je Zeitschritt:		Berechnung der Nutzung 'Regelabfluss' durch: Abgabe = Faktor × f(Speicherinhalt)

Bedingungen	Abgabenfunktionen
Faktor Regelabfluss [-]: Gültigkeitsdauer: 1. Jan. – 31. Dez. Erläuterung: Fällt der Speicherinhalt unter 2 Mio. m³ wird kein Regelabfluss mehr aufrechterhalten.
Bedingungen	Systemszustandsfunktionen
Aktueller Zufluss [m³/s]: (Faktor 1) Gültigkeitsdauer: 1. Jan. - 31. Dez. zulässige Maximalabgabe: 5 m³/s Erläuterung: Übersteigt der Zufluss 0.2 m³/s wird weiterhin eine Abgabe von 0.2 m³/s gefahren.

Abbildung 26: Skalierte Abgabenfunktionen

Für einen ausgewählten Zeitpunkt und einem angenommenen Anfangsspeicherinhalt von S₀ = 23000 Tsd. m³ sind in Abbildung 26 alle Beziehungen aufgetragen. Zur Veranschaulichung wurde die Funktion für den Hochwasserschutz mit einem anderen y-Achsen Maßstab belegt.

Parameter	Vorgaben	wirkt auf:
Zeitpunkt	30. Januar	Hochwasserschutz, Wasservers. (Faktor1, Faktor2)
Anfangsspeicherinhalt	23.000 Mio. m³	alle Abgabenfunktionen
mittlerer Tageszufluss	0.180 m³/s	Regelabgabe
mittlerer Wasserbedarf	0.300 m³/s	Entnahme Wasserversorgung
Entnahme Wasservers. seit 1.Jan.	0.750 Mio. m³	Entnahme Wasserversorgung