Zusammenfassung Die Tiroler Wasserkraft AG (TIWAG) plant im Zuge des Ausbaus des Kraftwerks Kaunertal die Errichtung von zwei großen Wasserfassungen an Sperrenbauwerken an der Gurgler Ache und an der Venter Ache im Ötztal/Tirol. Hinsichtlich einer effektiven Geschiebebewirtschaftung sollen regelmäßige Spülungen der Stauräume durchgeführt werden. Die in diesem Zusammenhang stehenden technischen Fragestellungen wurden am Arbeitsbereich Wasserbau der Universität Innsbruck durch Untersuchungen an einem physikalischen Modellversuch, mit numerischen Berechnungen und mit Naturmessungen bearbeitet. Die dargestellte Untersuchungsmethodik zeigt die Kalibrierungs- und Validierungsschritte für die Simulation der Verlandungsvorgänge, der Stauraumspülungen und der Spülungen der unmittelbaren Unterwasserstrecke mit dem 2D-numerischen Geschiebetransportmodell Hydro_GS-2D. Die Kalibrierung der numerischen Simulationen wurde mithilfe der Erkenntnisse und der Ergebnisse aus einem physikalischen Modellversuch für die Wasserfassung Gurgler Ache durchgeführt. Die Simulationen erfolgten mit drei verschiedenen Modelltypen, welche für eine schrittweise Übertragung der relevanten Parameter im Modellmaßstab bis hin zum Naturmaßstab verwendet wurden. Eine zusätzliche Validierung der gewählten Einstellungen konnte mit der numerischen Modellierung des Spülvorganges an einer bereits bestehenden Anlage, wo umfangreiche Naturmessungen als Berechnungsgrundlage vorliegen, erreicht werden. Das Ineinandergreifen der drei Modellteile – Numerik, physikalischer Modellversuch und Naturmessung – ermöglicht eine wissenschaftliche Absicherung der Berechnungsergebnisse in den numerischen Simulationen und eine Evaluierung von Modellierungsproblemen und Unsicherheiten. Mit den gewählten Ansätzen können die Verlandungsvorgänge im Stauraum und die Spülungen in der Unterwasserstrecke mithilfe von 2D-numerischen Simulationen sehr gut abgebildet werden. Daneben zeigt sich, dass der Geschiebetransport während der Stauraumspülung mit etablierten Transportparametern um den Faktor 2 bis 3 unterschätzt wird, und damit eine entsprechende Anpassung notwendig wird.

Abstract As part of the Kaunertal hydro power plant expansion, the Tiroler Wasserkraft AG (TIWAG) is planning to construct two large front-type water intakes at the Gurgler Ache and at the Venter Ache in Ötztal, Tyrol. To ensure an effective bed-load transport management, the connected reservoirs should be regularly flushed. The Department of Hydraulic Engineering at the University of Innsbruck has investigated the technical aspects of this process using a physical model, numerical simulations and field measurements. The research methods presented show the calibration and validation steps for the simulations of the reservoir sedimentation and flushing processes, as well as flushing in the area immediately downstream using the 2D-hydrodynamical simulation software Hydro_GS-2D. The numerical models were calibrated on the basis of results and findings from the physical model study carried out for the water intake Gurgler Ache. The simulations were based on three different model types, which were used to extrapolate the relevant parameters from model to full-scale on a step-by-step basis. In addition, a validation of the selected parameters was conducted by a numerical simulation of the flushing process at an already existing water intake structure which is similar to the planned structures. Herein extensive field data is available. The integration of the three model parts – field study, numerical and physical modeling – allows to validate the results of the numerical simulations and to evaluate modeling problems and uncertainties. Employing the selected approaches shows that the sedimentation processes in the reservoir and flushing processes downstream can be modeled using two-dimensional simulations. It is also revealed that simulations based on established transport parameters underestimate the bed-load transport during the reservoir flushing by a factor of 2 to 3, making a corresponding adjustment necessary.