Staudämme - lehrer

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Staudämme
©
Fachdidaktische Übung
bei MMag. Peter Atzmanstorfer
2003

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Kapitel 1
Aus der Geschichte des Staudammes:
Information zum Thema „Staudämme“
Bereits 8000 vor Christus gab es die ersten Bewässerungsanlagen. Zu den ersten Staudammbauerin
in der Geschichte der Menschheit gehören wahrscheinlich die Bewohner der Zagros Kette im
heutigen Iran. Sie bauten schmale Wehre (aus Reisig und Erde), welche dazu dienten, Wasser in
schmale Kanäle abzuleiten.
Die Sumerer haben bereits 6000 vor Christus ihr Land – Mesopotamien – mit einem
Bewässerungsnetz überzogen.
Die ersten echten Reste von Staudämmen der Antike, welche im Nahen Osten (genauer gesagt in
Jordanien) gefunden wurden, wurden auf etwa 3000 vor Christus datiert. Es gab dort damals bereits
ein Wassertransportsystem, welches Wasser durch einen Kanal in andere Speicherbecken ableitete.
Auch die Ägypter planten bereits einen Megastaudamm (10 m Hoch und über 100 m lang), welcher
jedoch durch ein Hochwasser zum Teil weggeschwemmt wurde, aus diesem Grund wurde dieses
Projekt nicht beendet und man findet heute keine Überreste mehr davon. (Ca. 2600 v. Chr.)
Ab ca. 1000 vor Christus entstanden weltweit zahlreiche kleinere und größere Dämme, deren Reste
man unter vielen Bauten im Mittelmeerraum und in China gefunden hat. Besonders die Römer waren
führ ihre Staudämme und Aquädukte bekannt.
Um 400 v. Chr. gab es in Sri Lanka bereits einen Damm, der mehr als 30 Meter hoch war. Diese
Größe blieb lange Zeit unübertroffen bis weit ins 12. Jahrhundert hinein. Erst dann wurden bauten
Errichtet, welche sogar eine Ausdehnung von 14 km erreichten.
Das 19. Jahrhundert – die Blütezeit der Dämme Europas!
In einem Zeitraum von 100 Jahren entstanden in Europa mehr als 250 solcher Bauwerke mit einer
Höhe von mehr als 10 Metern. Vor allem England war ein Vorreiter in diesem Gebiet. Zu Beginn des
20. Jahrhunderts gab es dort so viele so viele Dämme wie in allen anderen Ländern der Erde
zusammen.
Jedoch hatte man zu dieser Zeit auch noch mit gewaltigen Problemen zu kämpfen, da es damals nur
sehr wenige Informationen über Abflussmengen und Regenfallmengen gab. Es kam dadurch immer
wieder (sehr häufig) zu Dammbrüchen, da die Bauwerke den Wassermassen nicht standhalten
konnten. In 30er Jahren das 20. Jahrhunderts gelang es erstmals den Wissenschaftlern mehr über die
Gesteine und deren Verhalten unter hohem Druck herauszufinden. Dadurch konnte man die Statik der
Staudämmer verbessern.
Eine Erfindung des Franzosen Benoit Fourneyron 1832 war es dann, die auch den Dammbau zum
Zwecke der Energiegewinnung revolutionierte. Die Konstruktion der ersten Wasserturbine der Welt
ermöglichte es, die bis dahin verwendeten Wassermühlen schnell um ein Vielfaches an Leistung zu
übertreffen. Die wirkliche Bedeutung dieser Erfindung zeigte sich aber erst gegen Ende des 19.
Jahrhunderts, als die Fortschritte in der Elektrotechnik dazu führten, dass Kraftwerke und
Übertragungsleitungen wie Pilze aus dem Boden schossen.
Das erste Wasserkraftwerk, ein Laufwasserkraftwerk in Wisconsin, ging schließlich 1882 in Betrieb. In
den nächsten Jahrzehnten entwickelten sich an vielen schnell fließenden Flüssen und Strömen
Europas vor allem in den Alpen und Norwegen Wasserkraftwerke. Aber erst nach der
Jahrhundertwende stieg die Größe der Dämme und Energiestationen schnell an. Fortschritte im
Turbinen- und Staudammbau waren dafür verantwortlich.
Bedeuteten zunächst noch 30 Meter Höhe das Maß aller Dinge, gab es 1930 bereits Konstruktionen,
die über 200 Meter erreichten. Die heutigen Talsperren und Staudämme ragen manchmal noch weiter
in den Himmel und sind oft regelrechte Monster aus Beton und Stahl.
Heute gibt es mehr als 45 000 Großdämme weltweit und jedes Jahr kommen noch weitere dazu. Die
meisten sind erst nach 1950 erbaut worden und das „Mekka“ der Staudammbauten liegt derzeit in
China.
Staudammtypen:
Geländebeschaffenheit, Talform und Baustoffe, welche vor Ort verfügbar sind bestimmen den Typ der
Staudämme. Staumauern bestehen entweder aus Natursteinmauerwerk oder Beton, Dämme aus
Steinen und Erde.

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Gewichtsstaumauer: Dies sind stabile Betonstrukturen, welche im Querschnitt eine dreieckige
Form besitzen. Sie haben ein so hohes Eigengewicht, dass allein dieses ausreicht, den
Wassermassen stand zu halten. Sie haben die größte Beständigkeit und müssen am wenigsten
oft gewartet werden.
Die höchste europäische Talsperre findet man in der Schweiz: die Staumauer von Grande
Dixence ist 284 m hoch und besteht aus einer 700 m langen Betonkonstruktion, die auf einem
stabilen Felsfundament erbaut wurde.
Bogenstaumauer: Sie wird auch als Kuppel- oder Gewölbestauwand
bezeichnet. Diese Staudämme haben eine geschwungene Form, welche sich
vor allem der Landschaft sehr gut anpasst. Aber nicht nur dass, sondern auch
allen physikalischen Anforderungen entspricht sie. Sie wölbt sich gegen das
Wasser, welches durch sowohl vertikaler als auch horizontaler Krümmung der
Mauer auf die Talflanken übertragen wird. Solche Konstruktionen sind jedoch
nur bei stabilen Talflanken und bei engen Talquerschnitten sinnvoll.
Eine Kombination aus Gewichtsstaumauer (im Mittelteil) und Bogenstaumauer(im
Randbereich) nennt man Bogengewichtsstaumauer. Sie stellt eine Zwischenlösung
dar. Sie erreicht die nötige Standfestigkeit teils durch ihr Eigengewicht und teils durch Abstützen auf
die Talflanken.
Pfeilstaumauer: Hierbei unterscheidet man zwischen Pfeilergewölbestaumauern und
Pfeilerplattenstaumauern. Je nach Stärke des Wasserdrucks und Beschaffenheit des Untergrunds
werden als Zwischenräume gewölbte oder flache Betonsegmente eingesetzt. Die Pfeiler leiten
den Wasserdruck weiter in den Boden. Hierbei wird nicht so viel Beton gebraucht,
jedoch sind die Kosten durch den komplizierten Bau gleich hoch, wie die bei
anderen Konstruktionen.
Nutzungsarten:
Aufschüttungen: Oft kann man, wenn die natürlichen Ressourcen vorhanden
sind, einen Erd- oder Steinschüttdamm errichten, bei denen die Kosten
niedriger sind als bei den anderen Typen von Staudämmen. Ein Beispiel hierfür ist z.B. der
Assuanstaudamm. Diese Staudämme sind im Allgemeinen im Querschnitt breiter als hoch
und haben meistens einen dichten Kern. An der Seite, auf der das Wasser ist, werden
Abdichtungen aus Asphalt und Beton angelegt.
Staudämme haben verschiedene Aufgaben:
Sie dienen zur
• Trink- und Brauchwasserversorgung
• Hochwasserschutz
• Stromerzeugung
• Erhöhung der Schiffbarkeit bestimmter Flüsse
Eine positive Nebenerscheinung ist noch dazu die Schaffung neuer Arbeitsplätze. (Dies ist vor allem
in den 3. Welt-Ländern ein wichtiger Punkt.)

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Kapitel 2
Folgen und Probleme von Staudämmen für die Umwelt
So groß der Nutzen von Staudämmen ist, so groß sind auch ihre Auswirkungen auf die Umwelt.
Logischerweise stellt ein so massives Bauwerk wie ein Staudamm einen markanten Einschnitt in der
Landschaft dar, und dass dies niemals ganz ohne Folgen und Auswirkungen auf die Umwelt, die
Ökologie des Flusses und der Umgebung bleiben kann ist wohl offensichtlich.
Es sind Kernprobleme zu erkennen, die in ihrer spezifischen Ausprägung bei fast jedem Damm zu
finden sind, dazu kommen noch Folgen, die besonders bei einzelnen Dämmen zum Tragen kommen,
bei anderen Dämmen aber keine Rolle spielen.
Staut man ein fließendes Gewässer auf, so bewirkt das auf alle Fälle eine Veränderung im Längsprofil
des Flusses, da das Gleichgewicht zwischen Erosion und Akkumulation im Fluss verändert wird. Der
Stausee wird eine lokale Erosionsbasis. Gravierende Änderungen beim Materialtransport des
Flusses, seiner Erosionstätigkeit, sowie seiner Sedimentation sind die Folge.
Das Material, das der Fluss in seinem Oberlauf aufgenommen hat wird beim Eintritt in den
Staubereich durch das hier vorherrschende flachere Gefälle, und die Abnahme der
Fließgeschwindigkeit des Wassers abgelagert. Die Folge ist eine Verlandung des Staubereiches.
Die zweite Seite ist die, dass der Fluss seine ganzen Sedimente im Staubecken zurückgelassen hat,
was zur Folge hat, dass die Erosionstätigkeit im Unterlauf stark zunimmt. Es kommt zu einer
verstärkten Seitenerosion aber genaus o auch zu Tiefenschürfung.
Die Folge ist, dass sich der Fluss zum einen immer tiefer in sein Flussbett eingräbt. Zum anderen
kommt es durch die Seitenerosion zu Uferabbrüchen. Dies bedeutet einen totalen Bodenverlust, der
nicht sanierbar ist, sondern nur eingeschränkt oder zum Stillstand gebracht werden kann. (deutlich zu
beobachten beim Assuanstaudamm und Oberrhein)
Um diese Ausräumung der Flüsse unterhalb eines Staudammes verhindern zu können gibt es
mehrere Möglichkeiten.
Man könnte die Flusssohle mit groben Steine auslegen, „pflastern“, dies ist aber sehr teuer, und die
Erosion würde eben am Ende der Pflasterung einsetzen.
Eine weitere Möglichkeit wäre, eine Geschiebezugabe von außen, man reichert den Fluss nach dem
Kraftwerk wieder mit Sedimenten an. Dies würde beim Assuandamm durch die großen Mengen an
benötigtem Material niemals sinnvoll sein.
Dritte und im Endeffekt wirksamste Maßnahme ist der Bau von weiteren Wehranlagen. Eine so
entstehende Staustufenkette löst das Problem bis zu letzten Kraftwerk sehr gut. – Wurde in dieser
Form am Oberrhein angewandt.
Der Bau eines Staudammes kann auch zu Veränderungen im Grundwasserhaushalt, der an den
Fluss angrenzenden Gebiete führen. Direkte Auswirkungen durch den See oder den normal
wasserärmeren Unterlauf sind durch eine in der Regel vorhandene Abdichtung der Ufer nicht zu
erwarten. Durch den Bau des Assuandammes kam es aber zu Änderungen im Wasserhaushalt, denn
durch die nun mögliche ganzjährige Bewässerung ist nun Grundwasser an Stellen zu finden, die
früher trocken waren, ebenso wie als Folge der Bewässerung ein Grundwasserabflusssystem
Richtung Fluss entstand. In den Staustufen entlang des Flusses ist es genau umgekehrt. Hier findet
eine Grundwassererneuerung durch den Fluss statt. Allgemein kann man sagen, dass durch den
Assuandamm der Grundwasserspiegel gestiegen ist.
Eine Folge des höheren Grundwasserniveaus durch die Bewässerung ist ein steigendes
Vernässungs- und Versalzungsproblem des Bodens.
Eine nicht zu vernachlässigende Folge von Staudämmen ist, dass durch das Aufstauen von Wasser
immer ein Becken überflutet wird. Dies stellt einen bedeutenden Eingriff in ein Ökosystem dar. Es
geht hier immer ein Stück Landschaft verloren, bei dem es sich oftmals auch um Aulandschaften
handelt, die einen wichtigen Lebensraum für Tiere und Pflanzen darstellen, der so verloren geht.
Heute oftmals ein führender Kritikpunkt von Staudammgegnern.
Es gehen zwar oftmals mit der Flutung von Ufergebieten groß angelegte Renaturierungsmaßnahmen
an den neuen Ufern des Stausees einher, ob diese aber die verlorenen Lebensräume ersetzen
können, wird besonders von Staudammkritikern bezweifelt.
Auf der anderen Seite kommt es unterhalb des Dammes bei vorhandenen Augebieten durch die
geänderten Wasserverhältnisse zu einer Austrocknung und zu einer Veränderung der Pflanzen- und
Tierwelt.
Bei vielen Dämmen lässt sich im Bereich des Staubeckens eine Veränderung der Wassergüte
messen. Durch einen langen Aufenthalt des Wassers, und durch das so entstehende stehende

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Gewässer kommt es zu einer Steigerung des Planktonwachstums und zu einer erhöhten
Algenkonzentration im Wasser, wofür in fließendem Gewässer die Aufenthaltszeit nicht reichen
würde. Dies ist für die Verwendung des Wassers zur Bewässerung kein Problem, hingegen
problematisch bei Verwendung als Trinkwasser. Diese Erscheinung ist beispielsweise beim
Assuandamm zu finden.
Eine Auswirkung, die speziell beim Assuandamm zu finden ist, betrifft die Güte des Flusswassers, in
welchem die Menge der gelösten Stoffe als Folge der möglich gewordenen dauerhaften Bewässerung
zunahm. Das Grundwasser steigt, dadurch kommt zu einer Zunahme des Salzgehaltes im Boden.
Um hier eine Versalzung des Bodens zu verhindern ist eine Entwässerung des Landes notwendig.
Als Folge dieser Entwässerung nimmt der Salzgehalt im Flusswasser zu.
Eine der größten Auswirkungen des Assuandammes für das ganze Niltal ist das Ausbleiben der
großen Überschwemmungen. Diese brachten jährlich eine Menge Schlamm auf die Felder von bis zu
1mm im Jahr. Von seiner chemischen Zusammensetzung ist der Nilschlamm ein gutes
Ausgangssubstrat für Bodenbildung, und wesentlich verantwortlich für die Fruchtbarkeit der Felder.
Dieser Schlamm kann nun nicht mehr auf die Felder gelangen. Inwieweit dies Folgen für die
Landwirtschaft hat ist nicht restlos geklärt, denn zum einen hat im Laufe der Zeit die Schlammdecke
eine Mächtigkeit von durchschnittlich 9m erreicht, davon ist nur 1m bewurzelt, andererseits sind
durch die intensive Bewässerung jetzt bis zu drei Ernten im Jahr möglich, und wahrscheinlich würde
der Nilschlamm als Dünger ohnehin nicht mehr ausreichen, und sowieso Mineraldünger eingesetzt
werden müssen.
Als eine weitere Folge des Ausbleibens der Überschwemmungen kommt es auf den Feldern zu immer
größerer Versandung. Der über das Jahr auf die Felder gewehte Sand wurde früher vom Hochwasser
wieder ausgewaschen, und an anderer Stelle abgelagert.
Kapitel 3
Maltastaudamm (Kölnbreinsperre)
Das Kraftwerk Malta mit seinem Speichersee Kölnbrein ist das größte seiner Art in Österreich, sowohl
im Bereich der Größe der Staumauer und des Stausees und in der Leistung.
Erste Pläne zum Bau gab es bereits in den dreißiger Jahren. Durch die Kriegsereignisse wurden
diese Planungen jedoch erst in den Fünfzigern wieder aufgegriffen. Die Region im hinteren Maltatal
zählt zu den niederschlagsreichsten Österreichs, da hier Wettereinflusse sowohl von Süden (Kärnten)
als auch von Norden (Salzburg) des Alpenhauptkammes spürbar sind. Des Weiteren stellen die
zahlreichen Gletscher durch Abfluß im Sommer eine nicht zu unterschätzende Wasserquelle dar.
Das Kraftwerk wurde nach jahrelangen Planungen in den Jahren 1971 bis 78 gebaut. Der Vollstau
wurde erstmals Ende der 70er Probleme erreicht. Man bemerkte, dass die Staumauer Probleme
hatte, die 5,4 Mio. Tonnen an Druck auszuhalten, weil sich Risse im Beton auftaten. Aus diesem
Grund mußte die Mauer in den Jahren 1989 bis 94 aufwendig saniert werden. Man verwendete dazu
ein 70 m breites und 65 m hohes Stützgewölbe auf der Talseite. Die wasserseitig gelegenen Risse
wurden mit Zement - und Kunstharzinjektionen verdichtet. Seitdem gibt es keine Sicherheitsprobleme
mehr.
Der Sinn des Kraftwerkes liegt darin, sogenannten Spitzenstrom zu erzeugen, d.h. Strom zu Jahres-
und Tageszeiten, wo er Mangelware ist.
Das direkt in den Speichersee fließende Wasser allein reicht nicht aus, um ihn vollständig zu füllen.
Aus diesem Grund werden Bäche aus benachbarten Tälern hingeleitet. Am Beispiel Lieser sieht man
die Aufwendigkeit dieses Projekts: Dieser Bach wird im Quellbereich durch einen über 10 km langen
unterirdischen Stollen in den sog. Vorspeicher Galgenbichl umgeleitet. Von dort aus wird das Wasser
in den höher gelegenen Kölnbreinspeicher gepumpt, von wo er dann verwertet werden kann. Dieser
Vorgang klingt nach einem Nullsummenspiel, macht aber durchaus Sinn: Man pumpt zu Zeiten, in
denen die Energie dafür günstig ist, um die Speicherkapazität zu teuren Zeiten wieder auszunutzen.
Nach Nutzung des Wassers durchläuft es nocheinmal den Vorspeicher, danach nach Möllbrücke im
Mölltal, wo es ein drittes Mal zur Stromproduktion herangezogen wird. Danach läuft das Wasser in die
Drau, wo es schließlich durch ca. 10 Laufkraftwerke fließt, eh es Kärnten und somit Österreich verläßt.
Auswirkungen auf die Natur:
Kraftwerksprojekt inklusive Panoramastraße wurde mitten in den heutigen Nationalpark Hohe Tauern
gebaut. Die Umleitung der Gewässer durch unterirdische Stollen ist sicherlich nicht ohne Folgen.
Daten:
Höhe: 200 Meter
Länge: 626 m

VU Nutzungskonflikte SS 2003
Dicke: bis zu 41 m
Baubedarf: 1,6 Mio. m³ Beton
Speicherkapazität: 200 Mio. m³ Wasser bzw. 911 GWh
Assuan-Staudamm/Ägypten
Grund des Baues:
Nach dem weiten Weltkrieg stieg die Bevölkerungszahl in Ägypten schlagartig an. Die
Nahrungsmittelproduktion konnte aber nicht gesteigert werden, nicht zuletzt deswegen, weil ein
Großteil des Landes in der Wüste liegt, und damit eine ständige Wasserknappheit gegeben ist.
Abhilfe versprach man sich vom Bau eines Staudammes. Dieser wurde mit sowjetischer Hilfe
finanziert und gebaut und nach elf Jahren Bautätigkeit im Jahre 1971 in Betrieb genommen.
Daten:
3.600 Meter lang
111 Meter hoch
Breite: 980 Meter (Basis), 40 Meter (Krone)
Der Stausee hat eine Länge von 540 km.
Die 12 Turbinen haben eine Leistung von 170 MW.
Erfolg oder nicht Erfolg?
Ziel Realität
Gewinnung von Nutz- und
Bewässerungswasser
Erreicht
Ausdehnung der kultivierbaren Fläche Schrumpfung des nutzbaren Landes
Schutz vor Überflutungen erreicht
Steigerung der Tragfähigkeit des Bodens durch Grundwasserspiegel stieg an – Versalzung und
Absenkung des Grundwassers
Verschlammung des Bodens
Stromproduktion erreicht, jedoch unter den Erwartungen
Probleme:
• Umsiedelung von ca. 100.000 Menschen, vorwiegend Bauern in Städte – des Weiteren
versanken wichtige Kulturgüter im Wasser (einige Tempel wurden mit internationaler Hilfe
„umgesiedelt“)
• Ausbleiben des Schlammes, der eine wichtige Düngewirkung hatte
• Überschwemmungen blieben aus – deshalb mußten Bewässerungsanlagen gebaut werden
• Erosion: es wird nicht mehr, wie früher, Schlamm am Ufer und Nildelta abgelagert, sondern
das Gegenteil passiert – es wird Landmasse abgetragen, womit die rare nutzbare Landfläche
dezimiert wird.