[发明专利]人工侵蚀储水水域的方法

说明书

本发明涉及一种人工侵蚀储水水域的方法，所述储水水域例如是水库、河道蓄水设施(Laufstaue)或天然堰塞湖以及其他有巨大改变的水域。

由于河流冲积作用而形成的，即由河流运输的沉积物，例如溶液负载、悬浮颗粒负载或悬浮液负载，和碎石或固体负载对于河流生态来说是重要的。固体负载滚动地或者是翻滚推送地由河流运输。另外，河流中存在基本不会漂浮在水柱中的悬浮物。在未开发的河流中有沉降过程，即由于河流冲积带来的沉积物的沉积，以及侵蚀过程，即沉积物的剥蚀，至少是平衡的。如果水域被截流，则河流的流动横截面上在宽范围内改变。由于这种横截面的变化导致流速的减慢，在此过程中沉积物淤积并且不继续被运输。在这种情况下导致储水水域中的沉积物增多。同样也适用于贮水池，例如水电站的贮水池，在那里在各个运行过程之间，即泵运行和涡轮机运行之间，水保持相对静止。储水水域底部增加的沉积物一方面降低储水水域的容量，另一方面在下游水段，即位于堤坝下方的水域中缺少由于河流冲积作用而形成的沉积物，。

河流冲积作用而形成的沉积物对河流来说是必需的，以便平衡其他位置的沉积过程。这对防洪尤其有意义，因为去除了沉积物的河流输送水的速度加快，因此使得洪水波浪快速前进并具有更大幅度。例如在大坝或堤坝的底部经常发生强烈侵蚀，会在安全角度影响大坝的稳定性。河流除了运输水之外，还运输固体、生物、气体，例如二氧化碳、氧、甲烷或其他腐败气体，以及能量，特别是流速和温度形式的能量。如果由于截流阻碍了所述运输，还会带来堤坝下游的生态后果。当悬浮物沉降在储水水域时，营养物通常很少包含在水中。另外，固体负载如石头、砂和砾石的保留会增大下游水段的流速。此外对于运输由于河流冲积作用而形成的沉积物必须施加的能量完全取决于水的流速。流速的提高对河床造成更大的侵蚀力量，由此使得流速继续增大并导致例如河床被掩埋。

储水水域的其他缺点在于，所沉淀的沉积物的沉积厚度在约2cm时，有机物质的降解过程就只能在厌氧条件下进行。这导致甲烷排出量的升高。考虑到大量的存在于尤其行船的，但也用于水力发电的各个储水水域，从储水水域放出的甲烷量是巨大的。

在现有技术公知的一些方法中提供了对储水水域中沉积物淤积体的运送。EP 2 134 902 B1描述了一种用于在水力设施中运送沉积物的方法，其中沉积物淤积体在贮水池的沉积区域中被接收并被运输到贮水池的排水机构附近的侵蚀区域中。

本发明的目的是，改进已知的现有技术。

所述目的根据本发明借助根据权利要求1的方法来实现。其他优选的实施方案在从属权利要求及以下的描述和附图中公开。所述实施方案的各个特征不限于此，但是可以彼此和与其他特征结合成其他的实施方案。

本发明提供一种用于人工侵蚀储水水域的方法，所提出的方法中，确定在储水水域的地表面上储水水域的沉积物的平均颗粒尺寸的分布。确定下游水段的沉积物需求，并且根据下游水段的沉积物需求，至少实现储水水域的沉积物向下游水段中的转移。优选地，确定对沉积物的量和颗粒尺寸的至少一种需求。

所述人工侵蚀优选通过机械接收沉积物来实现。所提出的方法中有利的是，通过确定下游水段的沉积物需求和将相应的沉积物从储水水域引入下游水段中，可以在下游水段中实现生态最佳化的沉积条件。

所述方法的其他优势在于，待测定的事件或待测定的时间，例如用于防洪，可以提高下游水段中沉积物的引入，从而减少例如下游水段的流动能量并因此调节或控制幅度和/或流速。

通入所述储水水域的河流或水域携带大量颗粒尺寸分布广的沉积物进入所述储水水域。在接近堤坝的时候，所述流动的水流减速，使得所输送的沉积物逐渐沉淀。因此在储水水域中可以观察到沉积物的分布，其中碎石和砾石首先沉淀并因此聚集在与沙子沉积相比更远离堤坝的地方，而在堤坝体上大多数情况下仅能发现细砂和粘土。由此得到在所述储水水域中的沉积物的平均颗粒尺寸的分布，从平均颗粒尺寸小于约0.2mm的细小沉积物，优选平均颗粒尺寸小于约0.2mm的细砂，和平均颗粒尺寸小于约0.063mm的淤泥和粘土，经由平均颗粒尺寸约0,2mm的中等砂和大的砂粒，直至平均颗粒尺寸大于约2mm的砾石，尤其直至约63mm。另外属于细小沉积物的还有平均颗粒尺寸小于0.01mm的最小颗粒。由此，尤其还包括纳米颗粒和/或纳米颗粒的沉积，特别是平均颗粒尺寸1nm至300nm或1nm至100nm的纳米颗粒和/或纳米颗粒的沉积。