Tosbecken

Ein Tosbecken ist ein Bauwerk in einem Speicherwasserkraftwerk. Es dient zur Reduzierung der kinetischen Energie abfließender Wassermassen und schließt unterwasserseitig an ein Wehr an. Das bei Hochwasser über die Staumauer abfließende Wasser befindet sich in einem sogenannten schießenden Zustand. Wasser im schießenden Zustand besitzt eine hohe kinetische Energie. Diese wird im Tosbecken durch Verwirbelung der Wassermassen absorbiert und in Wärmeenergie und Schallenergie umgewandelt. Die Verwirbelung ruft eine Verzögerung der Strömung hervor. Dieser plötzliche Wechsel vom schießenden, energiereichen zum strömenden, energiearmen Zustand wird als Wechselsprung bezeichnet.

Die Notwendigkeit der Energieumwandlung im Tosbecken resultiert aus den möglichen Erosionsschäden durch schießende Wassermassen im Flussbett. Erosion im Flussbett des Unterwassers verursacht Aushöhlungen und gefährdet die Standsicherheit des Wehres.

Es existieren verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten für Tosbecken. Die einfachste Bauweise ist ein befestigtes, rechteckiges Becken mit Endschwelle. Die Endschwelle begrenzt den Bereich der Energieumwandlung und verhindert, dass der Wechselsprung im unbefestigten Gerinne stattfindet. Wie in Abbildung 1 dargestellt, werden zur Förderung der Energieumwandlung Störkörper wie Zahnschwellen und Höcker eingebaut.

Beim Zusammenstoß der Wassermassen hinter den Störkörpern entstehen Turbulenzen und das Wasser verliert einen Teil seiner kinetischen Energie. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die Strömung durch unebene Tosbeckenböden zu verzögern. Die Struktur der Böden verteilt das Wasser beim Auftreffen in alle Richtungen und ruft ebenfalls Turbulenzen hervor. Eine andere Konstruktionsmöglichkeit von Tosbecken sind treppenähnliche Strukturen hinter dem Wehr. Denn beim Herunterströmen unterschiedlich dimensionierter Stufen verliert das Wasser einen großen Teil seiner Energie durch Verwirbelung und Reibung aneinander.

Englische Übersetzung(en):

stilling basin