Wiehl Talsperre, Foto Uni Duisburg Essen, C. Feld, 29.08.2014

Gewässerchemische und chemisch-physikalische Prozesse in Trinkwassertalsperren unter Berücksichtigung eines dynamisierten Talsperrenbetriebs

Zur Untersuchung der energetischen Potentiale eines dynamisierten Talsperrenbetriebs ist es wichtig, die Prozesse in einer Talsperre zu verstehen. Daher wurde eine Literaturstudie durchgeführt, die folgende wichtige Prozesse identifiziert:
Durch Temperaturschwankungen während des Jahres bilden sich Dichtegradienten im Wasserkörper der Talsperre aus. Diese führen zu Phasen der Zirkulation des Wasserkörpers im Frühling und im Herbst und zu Phasen der Stagnation im Sommer und Winter.
In Stagnationsphasen bildet sich eine Schichtung (Stratifikation) aus. Das oberflächennahe Epilimnion bleibt durch Windeinfluss durchmischt, die Übergangsschicht, das Metalimnion, weist einen starken Dichtegradienten auf, das wind- und einstrahlungsunbeeinflusste Tiefenwasser (Hypolimnion) stagniert. Zuflüsse schichten sich im Metalimnion ein. In Folge von Zersetzungsprozessen kommt es im Hypolimnion zur Sauerstoffarmut. Durch den Sauerstoffmangel im Hypolimnion kommt es in Stagnationsperioden zur Absenkung des pH-Wertes und zur Rücklösung von Metallen und Nährstoffen aus dem Sediment, welche in Zirkulationsperioden im Wasserkörper verteilt werden.
Erfolgt die Rohwasserentnahme aus einem ungeschichteten Wasserkörper, so breitet sich das Entnahmeprofil radial vom Rohwasserentnahmepunkt durch alle Wassertiefen aus. In geschichteten Wasserkörpern hingegen ist die Entnahme auf die jeweilige horizontale Schicht in der Entnahmetiefe begrenzt und kann sich bei kleinen Wasserkörpern z.T. über die gesamte Länge des Reservoirs erstrecken. Die Stärke der Entnahme hat dabei keine Auswirkung auf die Stratifikation. Vertikale Durchmischung tritt nicht ein. Während die epilimnische Rohwasserentnahme die Stratifikation tendenziell verstärkt, kann die hypolimnische Entnahme zur Erhöhung des Wärmeinhaltes der Talsperre und somit durch die Auflösung der Dichtegradienten zur früheren Destratifikation führen.

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