DIN 19700-14-2004 Dam plants - Part 14 Pumped-storage reservoirs《蓄水设备 第14部分 抽水蓄能水库》.pdf

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1、Juli 2004DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 93.160 E a 9560363www.din.deXDIN 19700-14Staua

2、nlagen Teil 14: PumpspeicherbeckenDam plants Part 14: Pumpedstorage reservoirsBarrages Partie 14: Bassins d accumulation par pompageAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 1970014:198601www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN 19700-14:2004-072InhaltSeiteVorwort.31 A

3、nwendungsbereich32 Normative Verweisungen 33 Allgemeines 44 Hydrologie und Wasserwirtschaft45 Absperrbauwerke und Sohlendichtung.55.1 Absperrbauwerke.55.2 Speicherbecken65.3 Dichtungen und Entwsserungssysteme66 Sicherheitsnachweise76.1 Allgemeines 76.2 Besonderheiten 77 Planungsgrundstze77.1 Einbind

4、ung in die natrliche Umgebung.77.2 Anforderungen aus dem Betrieb 87.3 Messeinrichtungen 98 Betrieb.99 berwachung910 Stauanlagenbuch .10Literaturhinweise.10DIN 19700-14:2004-073VorwortDiese Norm wurde vom Arbeitsausschuss II 0 Stauanlagen des Normenausschusses Wasserwesen (NAW)erarbeitet.Die DIN 1970

5、0 Stauanlagen besteht aus:Gbe Teil 10: Gemeinsame FestlegungenGbe Teil 11: TalsperrenGbe Teil 12: HochwasserrckhaltebeckenGbe Teil 13: StaustufenGbe Teil 14: PumpspeicherbeckenGbe Teil 15: SedimentationsbeckennderungenGegenber DIN 19700-14:1986-01 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) der Inhalt

6、der Norm wurde berarbeitet und dem Stand der Technik angepasst;b) die Norm betrifft nunmehr alle Pumpspeicherbecken;c) die vorliegende Norm bercksichtigt in verstrktem Mae betriebliche Aspekte.Frhere AusgabenDIN 19700-14: 1986-011 AnwendungsbereichDiese Norm legt Anforderungen fr Stauanlagen fest, d

7、ie ganz oder teilweise der Pumpspeicherung dienen(Pumpspeicherbecken) und gilt in Verbindung mit DIN 19700-10, DIN 19700-11 und DIN 19700-13.2 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen Verweisungen sind

8、 an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Beiundatierten Verweisungen gilt d

9、ie letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 19700-10:2004-07, Stauanlagen Teil 10: Gemeinsame Festlegungen.DIN 19700-11:2004-07, Stauanlagen Teil 11: Talsperren.DIN 19700-13:2004-07, Stauanlagen Teil 13: Staustufen.DIN 19702, Standsicherheit von Massivbauwerken

10、 im Wasserbau.DIN 19700-14:2004-0743 AllgemeinesPumpspeicherbecken sind Stauanlagen, die ganz oder teilweise der Bereitstellung von Wasser frPumpspeicherkraftwerke dienen. Darber hinaus sind Mehrzwecknutzungen mglich.Die Pumpspeicherbecken werden wie folgt eingeteilt:a) nach den Zuflussverhltnissen:

11、Gbe Pumpspeicherbecken ohne natrlichen Zufluss;Gbe Pumpspeicherbecken mit natrlichem Zufluss;b) nach der Lage im natrlichen Gewssersystem:Gbe Pumpspeicherbecken ohne natrliche Verbindung zu flieenden Gewssern;Gbe Pumpspeicherbecken in flieenden Gewssern, Aufstau durch Talsperren nach DIN 19700-11;Gb

12、e Pumpspeicherbecken in flieenden Gewssern, Aufstau durch Staustufen nach DIN 19700-13;Gbe Pumpspeicherbecken als natrliche Seen;c) nach der Lage der Speicherbecken:Gbe Oberbecken, in denen das Wasser nach dem Pumpen zwischengespeichert wird, z. B. zurEnergierckgewinnung;Gbe Unterbecken, in denen da

13、s Wasser nach dem Turbinenbetrieb bis zum Pumpenzwischengespeichert wird, meist oberirdisch, seltener unterirdisch;d) nach der Betriebsweise und der Lage der Speicherbecken zueinander:Gbe Oberbecken, die im Wesentlichen durch Pumpbetrieb aus dem Unterbecken gefllt und imTurbinenbetrieb in dieses ode

14、r anderweitig entleert werden;Gbe Unterbecken, deren Bertriebsweise durch den Pumpspeicherbetrieb bestimmt wird;Gbe Zwischenbecken, die sowohl Oberbecken- als auch Unterbeckenfunktion erfllen knnen;e) nach der Ausgleichsperiode:Gbe Tagesspeicher;Gbe Wochenspeicher;Gbe Saisonspeicher;Gbe Jahresspeich

15、er.4 Hydrologie und WasserwirtschaftNiederschlag, Verdunstung und Versickerung, ferner Grundwasser-, Eis- und Windverhltnisse sind alshydrologische Bestimmungsgren zu beachten. Bei Pumpspeicherbecken mit natrlichem Zufluss sindzustzlich die Gesichtspunkte Zu- und Abfluss, Hochwasserereignisse und de

16、ren jhrlicheDIN 19700-14:2004-075berschreitungswahrscheinlichkeit sowie Feststofffhrung zu bercksichtigen (siehe DIN 19700-10 undDIN 19700-11).Bei exponierten Lagen von Oberbecken, etwa auf einem Bergrcken, sind hinsichtlich Verdunstung,Windeinwirkung, Eisbildung, Wellenbewegung und -auflauf die dor

17、t bestehenden extremen Bedingungen zubercksichtigen.Bei Pumpspeicherwerken mit Unterbecken an Gewssern ist zu klren, ob und in welchem Umfang derAbfluss durch Entnahme von Pumpwasser vermindert, bzw. wie stark die Wasserfhrung durch Einleitung vonTurbinenwasser vergrert werden kann.Bei Pumpspeicherb

18、ecken mit natrlichem Zufluss muss auf die Auswirkungen des Pumpspeicherbetriebes imUnterlauf geachtet werden.Je nach Feststofffhrung des natrlichen Zuflusses, des Pumpwassers aus Flssen oder infolge von Eintragdurch Wind kann es zu betrchtlichen Ablagerungen in den Ober- und Unterbecken kommen, diew

19、iederkehrende Beckenentleerungen erfordern.Die Einfgung von Ober- und Unterbecken in ein bestehendes Gewssersystem richtet sich nach wasser-und energiewirtschaftlichen Kriterien, die eine optimale Betriebsfhrung innerhalb des gesamtenVersorgungsnetzes sicherstellen.Fr die Hochwassersicherheit eines

20、einem natrlichen Zufluss unterliegenden Pumpspeicherbeckens sind diewesentlichen Bemessungsgrundlagena) der Bemessungshochwasserzufluss;b) der gegebenenfalls erforderliche Hochwasserrckhalteraum;c) die konstruktive Gestaltung einer Hochwasserentlastungsanlage;d) die Entlastungsmglichkeit durch den E

21、insatz der Turbinen bei Oberbecken bzw. der Pumpen beiUnterbecken;e) der notwendige Freibord infolge Windstau, Wellenauflauf sowie Eisdrift bzw. Eisversatz undSicherheitszuschlag.Fr Speicherbecken in exponierter Lage ohne natrlichen Zufluss betrgt der im Freibord enthalteneSicherheitszuschlag 0,5 m.

22、 Es ist jedoch eine Mindestfreibordhhe von 1,0 m einzuhalten.Bei Pumpspeicherbecken mit natrlichem Zufluss sind die in DIN 19700-10, DIN 19700-11 bzw.DIN 19700-13 enthaltenen Ausfhrungen ber hydrologische Bestimmungsgren und wasserwirtschaftlicheBemessung zu bercksichtigen.5 Absperrbauwerke und Sohl

23、endichtung5.1 AbsperrbauwerkeDie Wahl der Absperrbauwerke richtet sich nach topographischen, geotechnischen, wasserwirtschaftlichenund bautechnischen Gesichtspunkten. Neben Talsperren (siehe DIN 19700-11) und Staustufen (sieheDIN 19700-13) kommen bei Pumpspeicherkraftwerken, insbesondere fr Oberbeck

24、en, auch ringfrmigeAbsperrbauwerke auf Bergkuppen oder Hochebenen zur Ausfhrung.Absperrbauwerke fr Pumpspeicherbecken mssen fr hufige schnell wechselnde Wasserstnde dauerhaftgeeignet sein. Sie bilden konstruktiv oft eine Einheit mit dem Staubecken und sind dementsprechendaufeinander abzustimmen.DIN

25、19700-14:2004-0765.2 SpeicherbeckenSpeicherbecken mssen mit allen natrlichen und knstlichen Bschungen sowie der Beckensohle fr hufigeschnell wechselnde Wasserstnde dauerhaft geeignet sein.Die aus betrieblichen Grnden ohnehin unerwnschte Versickerung ist bezglich der Erosionsstabilitt desUntergrundes

26、 besonders zu beachten. Bschungen und Beckensohle, insbesondere von Oberbecken,werden deshalb hufig abgedichtet.5.3 Dichtungen und EntwsserungssystemeDichtungen haben die Aufgabe, die Durchstrmung von Staudmmen und die Versickerung in denUntergrund einzuschrnken.Eine konstruktive Besonderheit stellt

27、 die Sohlendichtung dar, die vor allem bei Ober- und Zwischenbeckeneingesetzt wird.Sohlendichtungen bilden in der Regel eine konstruktive Einheit mit der Oberflchendichtung der Staudmme.Bezglich Aufbau und Herstellung gelten die gleichen Grundstze. Je nach Beckengre undUntergrundverhltnissen ist ber

28、 Notwendigkeit und Art eines Entwsserungssystems zu entscheiden.Sohlen- und Bschungsdichtungen fr Pumpspeicherbecken werden vielfach in Asphaltbetonbauweiseausgefhrt. Diese und weitere Bauweisen sind in DIN 19700-11 beschrieben.Bei Oberflchendichtungen sind die Auswirkungen einer mglichen Eisbildung

29、 besonders zu beachten.Asphaltbetonoberflchendichtungen drfen einschichtig hergestellt werden. Sofern Dichtungsschichtenmehrlagig ausgebildet werden, muss durch geeignete konstruktive Manahmen die Bildung von Blasenzwischen den einzelnen Lagen infolge schneller Stauspiegelnderungen ausgeschlossen we

30、rden.Zum Schutz der Dichtung vor witterungsbedingter Alterung sollte insbesondere in der Wasserwechselzoneeine Schutzschicht (z. B. Asphaltmastix) vorgesehen werden.Entwsserungssysteme unter Dichtungen haben mehrere Funktionen:a) Fassung und Ableitung des eventuell unterhalb der Dichtung austretende

31、n Grundwassers;b) Kontrolle der Oberflchendichtung und schadlose Abfhrung evtl. durchsickernden Beckenwassers;c) Ausgleich von Luftdruckunterschieden, besonders unter groflchigen Dichtungen;d) Fassung und Ableitung von abstrmendem Porenwasser als Folge von Beckenfllungen.Bei der Planung von Entwsser

32、ungssystemen sind besonders zu beachten:a) sinnvolle sektorale Aufteilung der zu entwssernden Flchen;b) getrennte Erfassung der Dichtungsanschlsse an Massivbauwerke;c) Belastungen durch Baustellenbetrieb und Unterhaltung;d) getrennte Erfassung von einzelnen Grundwasseraustritten und ausreichende Dim

33、ensionierung derzugehrigen Ableitungen;e) begrenzte Lnge von Drnleitungen, auch um eventuelle Ablagerungen entfernen zu knnen;f) Mglichkeit der Einzelabflussmessung an den Sicker- und Grundwasserableitungen;DIN 19700-14:2004-077g) Flchenfilter mit Entlftungsmglichkeiten, vor allem unter relativ dnne

34、n Flchendichtungen;h) Inspektionsmglichkeit mittels Kamerabefahrung;i) Sicherung der Wirksamkeit auch bei Ausfall einzelner Drnstrnge;j) dauerhafte Gestaltung der Fassungen der Wasseraustritte der Entwsserungseinrichtungen.Fr die zulssigen Drnabflsse sind nach Mglichkeit Grenzwerte festzulegen.6 Sic

35、herheitsnachweise6.1 AllgemeinesDie allgemeinen Festlegungen ber die Zuverlssigkeit von Staudmmen, Staumauern und Staustufen inDIN 19700-10, DIN 19700-11, DIN 19700-13 und DIN 19702 sind zu beachten.6.2 BesonderheitenDer Nachweis der Tragsicherheit der Staudmme, der Dichtungskonstruktion und rutschg

36、efhrdeterBschungen im Speicherbecken muss fr eine schnelle Stauspiegelabsenkung erfolgen. BeiPumpspeicherbecken ist zu prfen, ob im Einzelfall diese Einwirkung der Gruppe 1 oder der Gruppe 2 nachDIN 19700-11:2004-07, 7.1.2.2, zuzuordnen ist.Ferner ist die Auswirkung eines Versagens der Dichtung als

37、eine Tragwiderstandsbedingung C nachDIN 19700-11:2004-07, 7.1.2.4 (Ausfall einer baulichen Einrichtung), zu bercksichtigen.Speicherbecken sind in der Regel in exponierter Lage angeordnet. Deshalb ist die hohe thermische Belastungder Bauwerksteile, insbesondere die hohe Anzahl der Frost-Tau-Wechsel b

38、ei den Lastannahmen zubercksichtigen. Dies ist auch bei den Materialanforderungen an die zu verwendenden Baustoffe undBauprodukte zu beachten. Bei Pumpspeicherbecken, die in Hhen ber 500 m errichtet werden, sollte dieFrostwiderstandsfhigkeit des Betons durch mindestens 150 Frost-Tau-Wechsel, z. B. i

39、n Anlehnung anE DIN EN 12390-9, sowie des Asphaltbetons nachgewiesen werden.Die Lasteintragung durch Sedimente und Eisbildung auf die knstliche Beckendichtung desPumpspeicherbeckens ist zu bercksichtigen.Die Wirkung des unterhalb der Flchendichtung auftretenden Wassers, das infolge betriebsbedingter

40、Stauspiegelschwankungen hufig seine Flierichtung wechseln kann, ist bei der konstruktiven Betrachtungdes Dichtungsaufbaues und der Filterkonstruktion besonders zu bercksichtigen.Je nach Beschaffenheit des Untergrundes von Pumpspeicherbecken, z. B. bei bindigen Bodenschichten oderin Karstgebieten, be

41、darf es neben funktionstchtigen Beckendichtungen fr Sohle und Ringdammbschungeneiner eingehenden Untersuchung der Beanspruchung des Untergrundes bei hufigem Wechsel vonBeckenfllung und -leerung in Abhngigkeit von den Wasserspiegellagen.Die Auftriebssicherheit der Dichtungskonstruktion ist nachzuweis

42、en.7 Planungsgrundstze7.1 Einbindung in die natrliche UmgebungBei der Planung von Pumpspeicherbecken, insbesondere bei exponierten Oberbecken, sollte eineharmonische Einbindung in die natrliche Umgebung angestrebt werden.DIN 19700-14:2004-078Ihre Formen sind unter gnstiger Gelndeausnutzung mit dem Z

43、iel zu optimieren, bei vorgegebenemBeckenvolumen ein Minimum an Dammschttmengen zu erreichen. Hierzu sollte ein Massenausgleichzwischen Gelndeabtrag und Aufschttung angestrebt werden.Der landschaftspflegerischen Einbindung in die Umgebung kommt besonders bei hochgelegenenOberbecken, auch in Bezug au

44、f den Windschutz durch Baum- und Gebschanpflanzungen, eine besondereBedeutung zu.7.2 Anforderungen aus dem BetriebBei den Entnahmeanlagen ist zu bercksichtigen, dass die Durchstrmung in beiden Richtungen erfolgenkann.Wie bei Pumpspeicherbecken mit natrlichem Zufluss ist auch bei Pumpspeicherbecken o

45、hne natrlichenZufluss ein vom Betriebsauslass unabhngiger Grundablass zweckmig. Grundablass und Betriebsauslasssind in der Regel getrennt voneinander anzuordnen. Bei geeigneten Verhltnissen knnen sie eine Einheitbilden.Fr den Fall, dass ein unbeabsichtigter Pumpbetrieb gegen geschlossene Verschlsse

46、stattfinden kann, sindSicherheitsvorkehrungen zu treffen.Neben den Betriebseinrichtungen fr die Bewirtschaftung der Pumpspeicherbecken sind besondereSicherheitseinrichtungen erforderlich, um die berschreitung des Stauzieles durch den Kraftwerksbetriebsicher zu verhindern. Diese Einrichtungen mssen s

47、icherstellen, dass bei Erreichen des Stauzieles imOberbecken die Pumpen automatisch abgeschaltet und eventuelle Beileitungen abgesperrt werden. BeiUnterbecken muss entsprechend der weitere Turbinenbetrieb ausgeschlossen werden. Der jeweils andereBetriebszustand sollte weiter mglich sein.Die Sicherhe

48、itseinrichtungen mssen aus zwei voneinander unabhngigen, redundanten Systemen bestehen.Die Sicherheitseinrichtungen sollten im normalen Kraftwerksbetrieb berprfbar sein.Unter Umstnden kann auch eine Absenkzielberwachung erforderlich sein, die z. B. bei Erreichen desAbsenkzieles in Oberbecken die Tur

49、binen, bzw. bei Erreichen des Absenkzieles im Unterbecken die Pumpenblockiert.Vor dem Ansprechen der Sicherheitseinrichtungen sollte eine Vorwarnung erfolgen, die es demBetriebspersonal ermglicht, durch geeignete Manahmen die zwangsweise Abschaltung zu vermeiden.Sofern Unterbecken von Pumpspeicherbecken von einem natrlichen Gewsser durchflossen werden, ist dieA