SIMULATION DER KRAFTWERKSSTEUERUNG AM KAMP ...

Wiener Mitteilungen Band 199: Hochwasservorhersage – Erfahrungen, Entwicklungen & Realität
entwickelt worden (Jordan et al., 2005a). Das vorgestellte Modell berücksichtigt den
Einfluss des Präventivbetriebs auf die Energieproduktion als auch auf potentielle
Schäden an mehreren Konztrollpunkten innerhalb des Flussgebiets. Die entwickelte
Simulationsoptimierung ermöglicht es, in kürzester Zeit den optimalen Präventivbetrieb
zu bestimmen. Hierzu werden Zuflussvorhersagen in den Speicher und
Durchflussvorhersagen an verschiedenen Messpunkten im Einzugsgebiet verwendet.
Diese Daten werden in ein regel-gestütztes Optimierungsmodell eingespeist, welches
wiederum einen Wasserabgabezeitplan für jedes der an einen großen Speicher angeschlossenen
Kraftwerke berechnet. Die auf diese Weise ermittelte Lösung wird vor der
endgültigen Entscheidung und Umsetzung mittels einer vollständigen Simulation
nochmals überprüft.
Das Einzugsgebiet der Rhone oberhalb des Genfer Sees dient als Fall- und Anwendungsbeispiel
für das neu entwickelte Modell. Dieses alpine Einzugsgebiet erstreckt
sich über 5520 km² und beinhaltet 10 größere Hochdruckwasserkraftanlagen mit
großen Talsperren und Speicherbecken. Während der Hochwasserereignisse 1987,
1993 und 2000 konnte der Spitzenabfluss in der Rhone mittels der Reservoirs um 10%
bis 15% reduziert werden. Ein optimales Zusammenspiel von Turbinenbetrieb und
Entlastungsorganen (Grundablässe und Hochwasserentlastungen) hätte den Spitzenabfluss
allerdings um 25% bis 30% reduzieren können.
2. Hydrologische Modellierung
In Einzugsgebieten mit komplexer Morphologie finden zahlreiche unterschiedliche
Prozesse statt. In gebirgigen Gegenden haben Schnee und Gletscher einen bedeutenden
Einfluss auf das Abflussgeschehen. In diesem Fall müssen neben Infiltrationsund
oberflächennahen Prozessen auch temperaturgesteuerte Prozesse wie Schnee- und
Gletscherschmelze berücksichtigt werden. Wegen der Temperaturabhängigkeit der
beiden letztgenannten Prozesse stellt die Seehöhe des Einzugsgebietes einen wichtigen
Parameter dar. Darüber hinaus sind die für diese Gegend typischen tiefen Täler durch
lokal variable Niederschläge gekennzeichnet. Folglich erfordert die Simulation eines
solchen Einzugsgebietes eine geeignete enge räumliche Diskretisierung. Das auf einer
Vorgängerversion (tägliche Zeitschritte) beruhende hydrologische Modell (Schäfli et
al., 2005) berücksichtigt diese lokalen morphologischen und meteorologischen
Eigenschaften (Hamdi et al., 2005). Das Grundprinzip des hydraulischen Modells kann
wie folgt beschrieben werden: Zur Berücksichtigung der temperaturabhängigen
Prozesse wird jedes Einzeleinzugsgebiet (EG) in Höhenstreifen eingeteilt. Diese
Höhenbänder werden entweder als Gletschergebiet oder als Nicht-Gletschergebiet
definiert (vgl. Abb. 1). Jedes Nicht-Gletscher Höhenband beinhaltet sowohl ein
Schneeschichtenmodell als auch ein Infiltrations- bzw. Oberflächenabflussmodell mit
serieller Verknüpfung. In Abhängigkeit von Temperatur (T) und Niederschlag (P)
simuliert das Schneeschichtenmodell die zeitliche Entwicklung des Schnees
(Anhäufung und Schmelzen) und berechnet einen äquivalenten Niederschlag (P eq ),
welcher wiederum als Eingangsgröße für das Infiltrations- bzw. Oberflächenabflussmodell
dient. Darüber hinaus wird die potentielle Evapotranspiration (ETP)
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