Hydrologische und Sedimentologische Auswirkungen von Staudämmen

Hydrologische Auswirkungen von Staudämmen

Der Bau eines Staudamms ist in der Regel für tiefgreifende Veränderungen in der Hydrologie eines Flusses verantwortlich, sowohl hinsichtlich des Abflusses als auch des Sedimenttransports.

Änderungen im Abflussregime durch Staudämme

Der Bau eines Staudamms verändert das Abflussregime flussaufwärts erheblich, da ein bestimmter Flussabschnitt in einen künstlichen See umgewandelt wird. Infolgedessen führt die Bildung des Stausees zu Veränderungen des Grundwasserspiegels rund um den See. Diese Veränderungen sind mehr oder weniger deutlich, je nach Schwankung des Wasserstands im Stausee über die Zeit. Dies kann regelmäßig zu Problemen mit der Hangstabilität führen, die Fundamente von Gebäuden in der Nähe des Stausees untertauchen, die Wasserversorgung von Brunnen in landwirtschaftlichen Gebieten beeinträchtigen und Reste natürlicher Vegetation überfluten.

Nach der Bildung des Stausees kommt es in feuchten Perioden zu erhöhtem Zufluss. Dies ist auf die verringerte Retentionskapazität des Beckens zurückzuführen, da die Wege, die das Wasser zurücklegen muss, verkürzt werden und die Oberfläche der Wasserfläche wächst, wodurch Niederschlag sofort in den Zufluss umgewandelt wird. In trockenen Perioden kommt es zu einer Reduzierung des Abflusses durch erhöhte Verdunstungsverluste.

Um den Anforderungen gerecht zu werden, wird der Überschuss an Zuflüssen im Speichervolumen gesammelt. In der Regenzeit dient der Stausee als Puffer, und in der Trockenzeit kommt es zu einem Anstieg des Abflusses flussabwärts. In den meisten Jahren ist dieser Effekt spürbar; nur in extrem feuchten oder trockenen Jahren kann der Effekt gleich Null oder negativ sein. Eine weitere Änderung im nachgeschalteten System tritt während der Erstbefüllung des Stausees auf, wenn für einige Zeit wenig oder kein Abfluss flussabwärts freigegeben wird.

Änderungen im Sedimenttransportregime

Der Bau eines Dammes schafft Bedingungen, unter denen eine große Menge an festem Material, das vom Fluss flussaufwärts transportiert wird, abgelagert wird. Dadurch sinkt die Menge an Material, die flussabwärts transportiert wird. Als Folge dieses Phänomens kommt es flussabwärts zu einem Verlust an fruchtbarem Land an den Ufern, während kleine Flussarme überflutet werden und somit von der Ablagerung organischen Materials profitieren.

Die Schwankung des Wasserstands im Stausee kann je nach Betriebsweise zum Zusammenbruch der Ufer führen, was eine erhöhte Verlandung des Stausees und somit eine Abnahme seiner Lebensdauer zur Folge haben kann. Erosionsprozesse unterhalb des Dammes hängen grundsätzlich von den physikalischen Eigenschaften der Materialien des Flussbettes und des abfließenden Wassers sowie dessen erodierender Kraft ab. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Reduzierung des suspendierten Festmaterials die Erosionskraft tendenziell erhöht. So ist es möglich, dass Erosion an Sandufern, natürlichen Stränden und am Flussbett auf einer Strecke unterhalb des Dammes auftritt.