Oroville-Staudamm

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Oroville Dam / Lake Oroville
Luftaufnahme, rechts der eigentliche Staudamm, mittig die Hochwasserentlastung mit Schussrinne, links der Notüberlauf
Luftaufnahme, rechts der eigentliche Staudamm, mittig die Hochwasserentlastung mit Schussrinne, links der Notüberlauf
Lage: Sierra Nevada, Kalifornien (USA)
Zuflüsse: Feather River
Abflüsse: Feather River
Größere Städte in der Nähe: Oroville
Oroville Dam / Lake Oroville (Kalifornien)
Oroville Dam / Lake Oroville
Koordinaten 39° 33′ 0″ N, 121° 28′ 0″ WKoordinaten: 39° 33′ 0″ N, 121° 28′ 0″ W
Daten zum Bauwerk
Bauzeit: 1957–1968
Höhe über Gründungssohle: 235 m
Höhe der Bauwerkskrone: 281 m
Bauwerksvolumen: 59.635.000 m³
Kronenlänge: 2317 m
Kronenbreite: 15 m
Kraftwerksleistung: 819 MW
Daten zum Stausee
Höhenlage (bei Stauziel) 274,5 m
Wasseroberfläche 63,98 km²
Speicherraum 4,364 Mrd. m³
Beschädigung in der Schussrinne am 8. Februar

Der Oroville-Staudamm ist ein Erdschüttdamm nordnordöstlich von Oroville im Butte County des US-Bundesstaates Kalifornien. Er staut das Wasser des Feather River in den Vorbergen am westlichen Abhang der Sierra Nevada zum Lake Oroville[1] auf, erzeugt Elektrizität und versorgt als Teil des „California State Water Project“ Zentral- und Süd-Kalifornien mit Bewässerungs- und Trinkwasser. Die Stauanlage fungiert auch als Pumpspeicherkraftwerk zur Energiespeicherung und dient außerdem dem Hochwasserschutz und der Freizeiterholung.

Der Oroville-Damm und der Stausee sind die am weitesten stromaufwärts gelegenen Bauwerke einer Reihe von wasserbaulichen Anlagen am Feather River, dem Oroville-Thermalito Complex, einer Kette von Sperrbauwerken, Speicherseen und Kraftwerken, die betrieblich miteinander verbunden sind.

Bauwerk[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dammbauwerk[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Oroville-Staudamm ist noch vor dem Hoover-Staudamm die höchste Talsperre in den Vereinigten Staaten und unter den 20 größten der Welt hinsichtlich Bauwerkshöhe und Dammvolumen. Der Staudamm ist ein 235 Meter hoher und 2317 Meter langer Zonen-Erddamm, der 4,36 Kubikkilometer (= Milliarden Kubikmeter) Wasser zurückhält. Rechtsseitig und etwas abgesetzt vom eigentlichen Dammkörper sind an einem das Tal abriegelnden Höhenzug Vorrichtungen zur Hochwasserentlastung vorhanden. Sie bestehen aus einem Bauwerk mit beweglichen Wehrtoren mit nachfolgender Schussrinne und Tosbecken, sowie einem Notüberlauf mit einem Ablauf des Wassers über ein natürliches Bett im Gelände.

Beim Kavernenkraftwerk unter dem Dammbauwerk ist ein Grundablass vorhanden. Sollte der Seepegel unter 195 m fallen, ist dieser Ablass die einzige Möglichkeit, die dann noch im Speicher befindlichen 1,05 Kubikkilometer Wasser dem Unterlauf des Feather River zuzuführen. Dies ist insbesondere bei Trockenheit von Belang, da das Flussbett sonst austrocknen würde.[2]

Sowohl die Betriebsüberläufe, Hochwasserentlastungen, Ablassvorrichtungen als auch der Kraftwerksabfluss des Oroville-Staudammes münden in den Thermalito Diversion Pool, eine weitere Stauhaltung, die im ursprünglichen Bett des Feather River durch den einige Kilometer flussabwärts befindlichen Thermalito Diversion Dam gestaut wird.[3]

Pumpspeicherkraftwerk[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im linksseitigen Felsgebirge unterhalb des Fußes des Schüttdammes befindet sich ein Kavernenkraftwerk, welches das Wasserkraftpotential des aufgestauten Reservoirs nützt. In einer im Fels errichteten Kaverne mit der Grundfläche zweier Fußballfelder sind sechs Maschinensätze installiert, von denen drei im Generatorbetrieb eine Leistung von je 132 Megavoltampere und drei eine von 141 MVA haben, was einer insgesamt installierten Generatorleistung von 819 MVA entspricht. Die Konstruktionfallhöhe beträgt dabei ca. 187 Meter, die variable Fallhöhe je nach Wasserstand im Staubecken 125 bis 206 Meter. Der Nenndurchfluss beträgt bei Maximalleistung 480 m³/s. Das Triebwasser wird dem Kraftwerk durch zwei Druckleitungen von je 6,70 m Durchmesser vom Einlaufbauwerk am Stausee zugeführt. Der Abfluss des abgearbeiteten Wassers erfolgt über eine Freispiegelleitung und eine Druckrohrleitung in den Thermalito Diversion Pool.

Drei der sechs Maschinen sind als Pumpturbinen ausgebildet, um die Anlage in Schwachlastzeiten als Pumpspeicherkraftwerk betreiben zu können. Dazu wird die Funktionsprinzip dieser drei Pumpturbinen-Maschinensätze umgekehrt und mit der im Stromnetz vorhandenen überschüssigen elektrischen Energie Wasser vom Unterwasser, dem Thermalito Diversion Pool, in den Stausee zurückgepumpt. Die Auslegungspumphöhe beträgt dabei 180 Meter, wobei ein Volumenstrom von 53 m³/s pro Maschinensatz erreicht wird; die Gesamtpumpleistung der Anlage beträgt 159 m³/s. Die Maschinen haben im Pumpbetrieb eine Leistung von je 129 MegaWatt [4]

Fischaufstiegsanlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zum Ausgleich der Beeinträchtigung der Fischwanderung durch die Querbauwerke wurde in Oroville die Feather River Fish Hatchery errichtet. Dies ist eine Fischzuchtanlage, in der zur Erhaltung der natürlichen Arten Königslachse und Regenbogenforellen („Steelheads“) gezüchtet und in den Feather River eingesetzt werden. An der Fischleiter bzw. Fischaufstiegsanlage der Anlage kann man im September und Oktober die Lachswanderung durch Unterwasserfenster beobachten.[5]

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Bauarbeiten begannen 1957 mit Straßenverlegungen und endeten mit der Einweihung 1968.

Seit 1975, als ein Erdbeben mit einer Magnitude von 5,7 bei Oroville auftrat, weiß man, dass der Staudamm auf einer aktiven geologischen Verwerfung gebaut wurde.

Wasser bricht aus der beschädigten Schussrinne aus, 11. Februar 2017
Wasser überflutet den Notüberlauf. Im Vordergrund der obere Bereich der Schussrinne der Hochwasserentlastung, 11. Februar 2017
Schussrinne und Umgebung nach der vorläufigen Außerbetriebnahme am 27. Februar 2017

2005 forderten drei Umweltverbände von der Federal Energy Regulatory Commission (FERC), den Notüberlauf des Dammes mit Beton zu sichern, anstatt den ungesicherten Erddamm-Überlauf zu belassen. Die Umweltverbände erklärten, dass der Erddamm-Überlauf modernen Sicherheitsstandards nicht gerecht würde. Falls der Notüberlauf genutzt werden müsste, könnte dies zu schweren Erosionen am Erddamm-Überlauf führen und dies wiederum zu Überschwemmungen in Ortschaften unterhalb des Dammes. Die FERC und weitere Behörden, welche die Kosten für die Sicherung des Notüberlauf mit Beton tragen müssten, hielten dies für unnötig und die Bedenken für übertrieben.[6]

Unfall am Grundablass 2009[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 22. Juli 2009 ereignete sich in der unterirdischen Schieberkammer des Grundablasses ein Unfall, als beim testweisen Öffnen der Grundablassventile ein starker Luft-Unterdruck in der Auslaufleitung erzeugt wurde, der eine als Druckschott wirkende Trennwand einstürzen ließ und die Betätigungsplattform der Ablassventile verwüstete. Ein Arbeiter wurde schwer, mehrere andere leicht verletzt.[7] Die Schieberkammer befindet sich unter dem Damm nahe der Kraftwerkskaverne der Hyatt Power Plant im Verlauf eines zu Bauzeiten angelegten Umgehungstunnels. Die beiden Grundablassventile konnten nur von der beschädigten Plattform aus betätigt werden. Ein im Auslauftunnel unterhalb der Mündungen der Howell-Bunger-Ventile vorgesehener ringförmiger Störkörper (baffle ring) zur Beruhigung der Strömung war im Frühjahr 2009 vom Betreiber ausgebaut worden, da er beschädigt war. Durch die mit hoher Geschwindigkeit in den Tunnel schießenden Wasserstrahlen wurde eine derart turbulente Strömung erzeugt, dass die Belüftung des Tunnels versagte und der Unterdruck entstand, der die Schäden verursachte. Als Folge des Unfalles wurde der Betrieb der Grundablassventile untersagt, da diese nicht ohne Gefährdung des Personals betätigt werden konnten.[8] In den Jahren 2014 bis 2015 wurde der Grundablass saniert. Dazu wurden die Ventile ausgebaut und grundüberholt sowie eine neue Steuerung installiert, deren Steuerwarte sich nun in der Turbinenhalle des Kraftwerks befindet und eine ferngesteuerte Betätigung der Ventile erlaubt. Aufgrund des nach wie vor fehlenden Störkörpers wurde in der Trockensommerphase 2014 und 2015 der Grundablass mit reduziertem Durchfluss betrieben. 2016 wurde ein neuer baffle ring installiert, der eine uneingeschränkte Ventilöffnung erlaubt. Bei voller Stauhöhe könnte so ein Wasserabfluss von 153 m³/s erzielt werden. Jedoch war der Grundablass zu Beginn der Hochwasserprobleme im Frühjahr 2017 wieder nicht benutzbar, da ab Januar 2017 Arbeiten zur Verbesserung des Brandschutzes in den unterirdischen Anlagen durchgeführt wurden, wodurch die Ventile nicht betätigt werden konnten.[9]

Hochwasser-Probleme 2017[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Februar 2017 hatte der Staudamm nach wochenlangen Regenfällen sein maximales Stauziel erreicht.[10] Plangemäß wurde daraufhin die regulierbare Hochwasserentlastung, die aus einem Sperrenbauwerk auf Höhe der Dammkrone und einem betonierten Schussgerinne besteht, in Betrieb genommen.

Dabei brachen ab dem 7. Februar 2017 Teile des betonierten Gerinnes aus. Um eine weiter nach oben zum Sperrenwerk voranschreitende Zerstörung des Gerinnes zu verzögern, wurde die Abflussmenge wieder verringert, was zu einem weiteren Ansteigen des Wasserspiegels im Stausee und schließlich zum Überlauf über den seitlich davon gelegenen Notüberlaufbereich führte, der jedoch über keine erosionsverhindernde Wasserableitung verfügt. Dieser Überlauf, der eigentlich den regulierbaren Hochwasserablauf entlasten sollte, wurde zum ersten Mal in seinem 48-jährigen Bestehen aktiv.[11][12] Um eine Katastrophe durch eine Unterspülung des Notüberlaufs zu verhindern, wurde die über das betonierte Hochwasserentlastungsgerinne des Staudammes abfließende Wassermenge wieder erhöht, was den Wasserspiegel des Stausees absinken ließ, jedoch zu massivem Fortschreiten der Schäden an der Schussrinne führte. Teile des Wassers der Schussrinne flossen nun neben der Rinne und führten zu massiver Erosion am Hang.[12]

Evakuierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am Abend des 12. Februar 2017 wurden daraufhin die Bewohner von Oroville und der Countys unterhalb des Staudammes zur sofortigen Evakuierung aufgefordert.[13][14][15] Mit Hubschraubern wurden Felsbrocken in Bigbags unterhalb des Notüberlaufs abgeworfen, um den Abhang vor der Mauer zu stabilisieren.[16] Grund für die Evakuierung waren Befürchtungen, dass die betonierte Mauerkrone des Notüberlaufs durch rückschreitende Erosion so unterspült und geschwächt werden könnte, dass deren Standsicherheit nicht mehr gewährleistet werden kann und bei deren Bruch sich bis zu 10 Meter des angestauten Seespiegels über den Hang flussabwärts ergießen könnten. Zu diesem Zeitpunkt wurden durch die schwer beschädigte Schussrinne wieder etwa 2800 m³/s abgelassen, um Ausspülungen am Notüberlauf zu verhindern. Die Situation wurde dadurch verschlimmert, dass durch die Beschädigungen der Entlastungsbauwerke enorme Massen an Schutt und Geschiebe in den Thermalito Diversion Pool, dem künstlich aufgestauten Flussbett des Feather River unterhalb der Sperranlage, eingeschwemmt und abgelagert wurden. Dies führte zu einem Einstau des Unterwassers des in einer Kaverne am Fuß des Erddammes gelegenen Kraftwerks Hyatt Power Plant, das deswegen außer Betrieb genommen werden musste.[17] Dessen Durchflussvermögen von etwa 370 m³/s stand zur Hochwasserentlastung nicht mehr zur Verfügung.[18][19] Mehr als 160.000 Einwohner der Countys Yuba, Sutter und Butte waren von der Evakuierung betroffen.[12]

Am 14. Februar 2017 durften die Bewohner in ihre Häuser zurückkehren, es wurde jedoch eine Bereitschaft zum erneuten Verlassen der betroffenen Gebiete empfohlen.[20][21] Am 22. März 2017 wurden alle Vorwarnungen und Bereitschaftsempfehlungen bezüglich einer erneuten Evakuierung vom Sheriff des Butte County aufgehoben.[22]

Sicherungsarbeiten ab dem 27. Februar 2017[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach dem zweitägigen Betrieb des Notüberlaufes wurde weiter dauerhaft Wasser aus dem Stausee über die beschädigte Schussrinne abgelassen, um den Wasserspiegel zu senken. Im Laufe des 27. Februar 2017 wurde, nachdem der Seespiegel um etwa 19,2 Meter abgesenkt wurde, der Ablass durch die Schussrinne auf Null gedrosselt. Dies diente zur Durchführung von Sicherungsmassnahmen, insbesondere zum Ausbaggern der abgelagerten Schuttmassen am Fuße der Ablaufrinne zur Absenkung des Wasserspiegels des Thermalito Diversion Pool, um das Wasserkraftwerk wieder in Betrieb zu bringen.[23] Am 3. März 2017 wurde versuchsweise eine der sechs Turbinen des Kraftwerks erfolgreich in Betrieb genommen, nachdem die Hochspannungsmasten der Stromableitungen im überspülten Hanggelände des Notüberlaufes gesichert wurden und eine Ablaufrinne in der Geröllauflandung am Fuße der Schußrinne gebaggert werden konnte. Am 4. März 2017 wurde der Kraftwerksbetrieb vorüberhend wieder gestoppt, um die gebaggerte Ablaufrinne zu vertiefen und zu verbreitern, damit die Anlage in einigen Tagen wieder in den Vollbetrieb gehen kann. Das Volumen des eingeschwemmten Gerölls wird auf 1,3 Millionen Kubikmeter geschätzt.[24] Ab dem 5. März wurden nacheinander wieder einzelne Maschinen des Kraftwerkes in Betrieb genommen, am 8. März waren drei von sechs Turbinen in Betrieb. Der Abfluss wurde langsam gesteigert, um die Einflüsse der Strömung auf die Sicherheit und Effizienz der weiter laufenden Ausbaggerungsarbeiten einschätzen zu können.[25]

Nachdem der überwiegende Großteil des eingespülten Gerölls am Fuße der Schußrinne entfernt wurde, kündigte das DWR an, am 17. März mittags die Hochwassentlastung wieder mit einem Durchfluss von ca. 1.420 m³/s in Betrieb zu nehmen, um Speichervolumen für den wegen der Schneeschmelze in der Sierra Nevada zu erwartenden erhöhten Seezufluss zu schaffen. Der Seepegel ist in der Zeit der Nichtnutzung der Schußrinne auf ca. 263,5 m MSL angestiegen (bei einem maximalen Stauziel von 274,20 m MSL). Neben den Baggerungsarbeiten wurden in der Zeit ohne Abfluss Sicherungsarbeiten an dem weitgehend intakten oberen Teil der Schußrinne und der Abbruchkante durchgeführt.[26]

Schäden im weiteren Verlauf des Feather River[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 4. März 2017 berichtete der San Francisco Chronicle, dass in der Umgebung von Yuba City die Uferböschungen des Feather River über mehrere Meilen in den Fluss rutschten, nachdem der Wasserspiegel aufgrund der Drosselung des Abflusses sehr schnell gesunken war.[27] Da das Wasser nicht mehr gegen die Flussufer drückte, rutschte das mit Porenwasser gesättigte Erdreich unter seinem eigenen Gewicht ab und riss dabei Bäume, Feldwege und Farmland mit.[27] Als weitere Folge der Absenkung des Flussspiegels wurde die Migration von jungen Königslachsen (Oncorhynchus tshawytscha) und Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) in den Pazifik unterbunden, da viele Fische in vom schnell zurückgehenden Hauptstrom abgetrennten Restwasserteichen und -pfützen gefangen wurden. Dies führte zu einer Rettungsaktion durch Mitarbeiter des California Department of Fish and Wildlife und des California Department of Water Resources.[27]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

State of California - The Resources Agency - Department of Water Resources: Volume III - Storage Facilities In: Bulletin Number 200, November 1974, S. 63 ff. (PDF; 32 MB).

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Oroville Dam – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Lake Oroville (Englisch) In: Geographic Names Information System. United States Geological Survey. Abgerufen am 13. Februar 2017.
  2. "River Valve Outlet System", Präsentation des Department of Water Resources, 2015 englische Sprache, PDF-Datei, abgerufen am 10. März 2017
  3. Oroville Facilities Overview, Department of Water Resources, mit Kartendarstellung, englische Sprache, abgerufen am 1. März 2017
  4. Edward Hyatt Powerplant
  5. Feather River Fish Hatchery, Homepage, englische Sprache, abgerufen am 10. März 2017
  6. Paul Rogers: State was warned about inadequacy of emergency spillway. In: Oroville Mercury Register. 12. Februar 2017, abgerufen am 17. Februar 2017.
  7. Inspection: 313228637 - Ca Water Resources, Untersuchungsbericht der Occupational Safety and Health Administration (OSHA), abgerufen am 10. März 2017.
  8. DWR planning study on worrisome river valves blamed in 2009 Oroville Dam accident, Bericht auf OrovilleMR-News, abgerufen am 10. März 2017.
  9. Key Oroville Drain Plugged as Heavy Storms Pounded the Reservoir, Bericht auf Newsdeeply.com, abgerufen am 17. März 2017.
  10. Matt Hamilton und Shelby Grad: Too much water: How Oroville Dam problems became a crisis, in: Los Angeles Times vom 12. Februar 2017, zuletzt abgerufen am 12. Februar 2017.
  11. DWR Increases Oroville Spillway Flows, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 9. Februar 2017 (PDF)
  12. a b c Ryan Sabalow und Sam Stanton: BREAKING: Spillway collapse threat from Oroville lessens as 160,000 evacuate, clogging roads, In: Sacramento Bee vom 12. Februar 2017, zuletzt abgerufen am 12. Februar 2017.
  13. tagesschau.de: Heftige Regenfälle: Größter Staudamm der USA beschädigt. Abgerufen am 13. Februar 2017.
  14. Oroville-Damm: Zehntausende fliehen vor drohender Staudamm-Katastrophe In: Spiegel online vom 13. Februar 2017
  15. Video des überfluteten Damms am 12. und 13. Februar 2017 auf YouTube (entfernt)
  16. Entspannung, aber keine Entwarnung, Spiegel Online vom 14. Februar 2017
  17. Oroville Dam: ‘The threat level – it is much, much, much lower’. In: Sacramento Bee. 16. Februar 2017 (sacbee.com).
  18. Concern At Oroville Spillway Triggers Evacuation Orders, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 12. Februar 2017 (PDF)
  19. Eric Kurhi: Oroville: Thousands evacuate as authorities warn of dam failure, in: Mercury News von 12. Februar 2017, zuletzt abgerufen am 12. Februar 2017.
  20. Sheriff Allows Oroville Dam Evacuees To Go Home. In: CBS SF Bay Area. 14. Februar 2017, abgerufen am 8. März 2017.
  21. California residents forced to flee Oroville Dam emergency may return home. In: CNBC. 14. Februar 2017, abgerufen am 25. Februar 2017.
  22. Butte County Sheriff Lifts All Evacuation Advisories & Warnings Previously Issued for the Oroville Dam Spillway Incident, Pressemitteilung des Butte County Sheriff’s Office vom 22. März 2017 (PDF)
  23. Spillway Incident Update 02/27/17, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 27. Februar 2017 (PDF)
  24. Hyatt Power Plant at Lake Oroville Update – Temporary Shutdown to Increase Future Flows, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 4. März 2017 (PDF)
  25. Oroville Spillway Incident Update, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 8. März 2017 (PDF)
  26. Lake Oroville Releases and Feather River Flows to Increase Friday, Pressemitteilung des California Department of Water Resources (DWR) vom 17. März 2017 (PDF)
  27. a b c Kurtis Alexander und Tara Duggan: Riverbanks collapse after Oroville Dam spillway shut off, in: San Francisco Chronicle vom 4. März 2017, zuletzt abgerufen am 4. März 2017.