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Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft
Bericht zur ATV-DVWK Reise nach China (21.09. 05.10.2001)
Zusammenstellung für die Dienstbesprechung "Talsperren und Rückhaltebecken"
am 17./18.07.2002 in Lenggries / Fall
Übersichtslageplan: China/Yangtze Drei Schluchten Staumauer(Three Gorges Project)
Anlaß: Die vom ATV - DVWK organisierte Exkursion nach China fand regen Zuspruch. Eine zahlenmäßig starke Reisegruppe (59 Personen, überwiegend aus der Bayerischen Wasserwirtschaftsverwaltung) hat in der Zeit vom 21.09. bis 05.10.2001 interessante Eindrücke bekommen von einem Land, das als aufstrebende Macht in Zukunft eine wesentliche Rolle im Konzert der Weltwirtschaftsmächte spielen wird.
Die Reise war eine private Urlaubs- / Bildungsreise, die Kosten wurden ausschließlich von den Teilnehmern selbst getragen.
Exkursionsteilnehmer: (u.a., aus dem Bereich staatlicher Wasserbau)
- H. Bauer, LfW Abt 4
- H. Klumpp, LfW Ref 43
- H. Winner, WWA WM
- H. Overhoff, LfW Ref 43
China gehört seit Jahren zu den führenden Nationen im Talsperrenbau. Beim Neubau großer Anlagen (mehr als 200 Anlagen mit einer Stauhöhe >= 60 m) war China 1998 mit 99 Anlagen führend, gefolgt von der Türkei mit 55 Anlagen (Quelle: Hydropower & Dams).
Mit einigen Talsperren-Neubauten stellt China weltweit neue Rekorde auf, so beim höchsten Steinschüttdamm mit Betonoberfächendichtung (Shuibuya-Dam mit 230 m Höhe) oder der Schwergewichtsmauer Langtan-Dam mit 216 m Höhe in Walzbeton Bauweise (RCC: Roller-Compacted-Concrete). Die höchste doppelt gekrümmte Bogenstaumauer Xiaowan mit 292 m Höhe ist in Planung.
Das weltweit größte Wasserbauprojekt - gemessen an der installierten Leistung der Wasserkraft und an der Kapazität der Entlastungseinrichtungen - wird derzeit am Yangtze in Zentralchina errichtet. Das "3-Schluchten-Staudamm" Projekt (Three-Gorges-Projekt, TGP) benannt nach den bekannten Schluchtenstrecken im Mittellauf des Yangtze - wurde 1992 unter Li Peng mit einer zwei Drittel Mehrheit vom Nationalen Chinesischen Volkskongress beschlossen.
Mit dem Bau dieser Talsperre erfüllt sich ein lang gehegter Traum der politischen Führung. Erste Überlegungen aus den 30er Jahren gingen von einem Damm mit kleiner Stauhöhe aus. Mit amerikanischen Know-how wurde Mitte der 40er Jahre ein Talsperrenprojekt mit rd. 200 m Stauhöhe konzipiert, das wegen der Kriegswirren nicht weiter verfolgt werden konnte. Nach neuerlichen Diskussionen in den 50er Jahren und einer weiteren Verzögerung durch die Kulturrevolution wurde schließlich unter Hua Guofeng das Projekt 1979 wieder vorgeschlagen. Seit 1983 wurde dann verstärkt eine Realisierung des Projekts mit rd 150 m Stauhöhe in verschiedenen Planungskommissionen vorangetrieben.
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entspringt im Tibetanischen Hochland und mündet bei Shanghai in den Pazifischen Ozean
längster Fluss in China mit rd. 6300 km
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1.800.000 km2 (20 % von China)
mit 400 Mio. Menschen (30 % von China)
mit 25 Mio.ha landwirtsch. Nutzfläche (25 % von China)
(davon später 24.500 ha überflutet = 0,10 %)
landwirtsch. Produkte (40 % Getreide, 33 % Baumwolle der Landesernte)
Fischerei (Süßwasserfische); 48 % des Landesertrags
mit 96.000 km schiffbare Gewässer; 70 % vom Inland
Industrieproduktion; 40 % des Landesproduktion
Gütertransport auf Yangtze (Ende 80'er Jahre) 80 % des ges. Gütertransports
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Niedrigwasserabflüsse von Nov - Mai (Yichang :ca 3.000 m3/s)
Hochwasserabflüsse Juli - Oktober (Yichang: ca 50.000 m3/s)
Jahresabflußmenge (Mündung): 976 Mrd m3 (35 % vom Inland)
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1870: im Oberlauf des Yangtze / Chongqing
HQ Spitze = 100.000 m3/s
Fülle = 52,7 Mrd m3
240.000 Tote; > 1 Mio ha landw. Fläche überflutet
- 1954: im Mittellauf des Yangtze / Wuhan
HQ Spitze = 66.100 m3/s
Fülle = 102 Mrd m3
30.000 Tote; > 3,2 Mio ha landw. Fläche überflutet
- 1981: im Oberlauf des Yangtze / Chongqing
HQ Spitze = 85.000 m3/s
Schwebstoff-Fracht in 1981: 840 Mio t (bei Yichang)
- 1998: im Mittellauf des Yangtze, mehrere Flutwellen von Juni - August
HQ Spitze größer als 1954 (Fülle kleiner)
1526 Tote; > 4,5 Mio ha landw. Fläche überflutet
50.000 Bauern obdachlos und Ernteverlust
2,316 Mio Menschen betroffen
(Gesamtchina 13,8 Mio. Obdachlose, 37 Mrd Sachschäden)
Deichverteidigung mit > 1 Mio Soldaten und Milizinäre
Sprengung von Deichen zum Schutz von Wuhan (7 Mio EW)
Hochwasser-Verschärfung durch
- Abholzung der Flußtäler im Oberlauf (< 50 % seit 1950) und hoher Sedimenttransport aus Bodenerosion
- Rückgang natürl. Überschwemmungsräume (< 40 % seit 1950)
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seit 1949 über 30.000 km Deiche erhöht und befestigt;
Dammhöhen ca 6 17 m über Gelände
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Sperrenstelle in flachen, weiten Talbereich (Insel in Flußmitte)
Schwergewichtsmauer mit 2 Kraftwerksanlagen (links und rechts des Mittelteils mit HWE)
Hochwasserentlastung im Hauptstrom (im Sperrenbauwerk integriert)
Schiffs-Schleusen und Hebewerk an der linken Flanke
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am Mittellauf des Yangtze bei Sandouping / Provinz Hubei
660 km unterhalb der Stadt Chongqing
ca. 40 km oberhalb der Talsperre Gezhouba / Yichan,
ca. 1900 km oberhalb der Yangtze-Mündung in den Pazifik
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Einzugsbereich: > ca.1 Mio km2
MQ: keine Angaben vorhanden
max. HQ: "
Mittl. Jahreswasserfracht: 451.000 Mio m3
Mittl. Geschiebefracht: 526 Mio t/a
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Höchstes Stauziel: 180,40 m
"Normales Stauziel": 175,00 m (zur Energieerzeugung, ansonsten
Absenkung von Juni-Sept für HW-Schutz)
Absenkziel: 145 m
Gesamtstauraum: 39.300 Mio. m3 (vgl. Bodensee: 48.500 Mio.m4)
= 8,7 % des Jahresabflusses
davon Hochwasserrückhalteraum: 22.150 Mio. m3 (für HQ100)
Stauseelänge (bei Stauziel): 663 km
Stauoberfläche (bei Stauziel): 1.084 km2 (vgl. Bodensee: 571 km2)
= Verdopplung der bisherigen Wasserfläche
mittlere Stauseebreite: 1,1 km (ca 2-fache von natürlicher Breite)
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harter, kompakter Granit-Untergrund, zul. Druckspannung von 100 MPa
Keine Gesteinsverwerfungen, geringe Klüftigkeit u. Wasserdurchlässigkeit
Verwitterungseinflüsse an den Seitenhängen bis in 20 40 m Tiefe
Erdbebenstufe VI (schwache Aktivität)
breites Flußtal mit flachen Ufern, Insel in Flußbett
--> günstige Bedingen für abschnittsweise Projektdurchführung
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Beton-Schwergewichtsmauer
Kronenlänge 2310 m
max. Sperrenhöhe 185 m
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Bemessungs-Wassermenge 113.000 m3/s (PMF) bei Höchststau
Schwergewichtsmauer über 483 m Länge in Sperrenmitte mit
Überfallwehren mit Schützentafel (BxH: 8 x 17 m)
23 Auslässen (BxH: 7 x 9 m) mit Segmentverschluß in halber Sperrenhöhe
Sprungschanzen zur Energievernichtung
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2 Bauwerke mit 643 bzw. 584 m Länge (links und rechts der HWE)
Francisturbinen (14 + 12) Stück á 700 MW
Turbinendurchsatz insgesamt rd 20.000 m3/s
Bruttofallhöhe 113 m
installierte Leistung 18.200 MW
(vgl Itaipu 12.600 MW, 2.größte Anlage)
Jahresstromproduktion 84.700 GWh
(ersetzt 50 Mio t Braunkohle/a)
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2-Wege System (2 getrennte Wasserstraßen)
je 5 Schleusenstufen zur Überwindung von max 101 m Höhendifferenz
Größe Schleusenkammer (L x B) 280 m x 34 m
Höhe (Wasserschwankung) 5 45 m Wassertiefe
geeignet für 10.000 t Fracht-Schiffe
Schiffsdurchsatz (mit Hebewerk) rd 50 Mio t/a
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Abmessung der Kammer 120 x 18 x 3,5 m
geeignet für 3.000 t Schiffe
derzeit genutzt als provisorische Schleuse mit 240 x 24 x 4 m Kammer
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Erd- und Felsaushub 102 Mio m3
Erd- und Felsschüttung 32 Mio m3
Betoneinbau 28 Mio m3
Bewehrungsstahl 463.000 t
Stahlwasserbau 256.500 t
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Zuschlagstoffe aus gebrochenem Granit
Kühlung der Zuschlagstoffe auf 00 C im Sommer
Überdachung der Transport/-verteilungsbänder (Beschattung)
Kühlrohre im Massenbeton
Einbau mit Betonförderbändern auf Mobilkränen (System ROTEC, max. 150m3/h)
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17 Jahre (ursprünglich Planung)
Baubeginn 1993 -> vorgesehene Fertigstellung in 2009
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Einteilung in 3 Bauabschnitten
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BA 1: 1993 1997
Herstellung des Umleitungsgerinnes an der rechten Flanke
Herstellung des Längskofferdamms (Integration der Flußinsel)
Bau der provisorischen Schiffsschleuse an der linken Flanke
(Yangtze River / Schiffahrt noch im natürlichen Flußbett)
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BA 2: 1998 2003
Öffnung des Umleitungsgerinnes für Yangtze River
Verlegung der Schiffahrt ins Umleitungsgerinnes bzw prov. Schleuse
Schüttung der Kofferdämme ober- / unterstrom im Flußbett
Baugrubenaushub für Sperrengründung
Herstellung der Sperre mit linkem KW und HWE (Mitte)
Bau der Schiffschleuse und des Hebewerks an der linken Flanke
Inbetriebnahme der ersten Turbinen
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BA 3: 2004 2009
Schüttung des Kofferdamms ober- / unterstrom zur Absperrung der Flußumleitung (Aufstau bis Kote 135 m),
Inbetriebnahme von linkem Kraftwerk und Schiffsschleuse
Hochwasserabfluß durch Grundablaß und HWE-Zwischenauslaß
Herstellung der Sperre mit rechtem KW und Widerlager-Anschluß
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Baukosten Schätzung 1993 rd. 24 Mrd.DM/18,8 Mrd $ (ohne Teuerungszuschläge)
Baukosten Schätzung 2000 rd. 54 Mrd.DM
Baukostenschätzung nach U.S. Angaben (1996) bis zu 70 Mrd $
(davon rd. 40 % für Nebenkosten wie Stauraumräumung, Umsiedlung, Infrastruktur...
Ausgabenstand Sept 2000:
52.389 Billion Yuan Projektkosten (1 Yuan = 3,80 DM) -> rd 14 Mrd DM
davon 25.977 Billion Yuan Baukosten (proper used = korrekt verwendet)
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1. Staatliche Quellen
- Landesweite Energiesteuer seit 1992, (0,3 0,7 cent/kWh) Höhe gestaffelt nach späterem Nutzen; China 1997: (1.100 Mrd kWh)
- Stromerlöse vom Staudamm Gezhouba mit 15,7 Mrd kWh/a
- Selbstfinanzierung durch frühzeitigen Stromverkauf aus TGP (rd 300 Mrd kWh von 2003 2009)
2. Darlehen und Anleihen
- Darlehen der China Development Bank mit 3 Mrd Yuan/a
- inländische Anleihen
- ausländische Kredite (teilweise Darlehen der Kraftwerksausrüster, abgesichert durch z:b: HERMES-Bürgschaften)
-> Rückzahlung aller Kredite durch Erlöse aus Stromverkauf
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Turbinen + Generatoren in BA I (14 Stück)
- Arge GEC-Alstom (Franco-British) und ABB (Schweiz): 8 Sätze
- Arge Voith-Siemens (Germany) und GE (Canada): 6 Sätze mit Auftragswert rd 320 Mio $ (1997)
schweres Baugerät
- Caterpillar für rd 30 Mio $ (Erdbau und anderes Gerät)
- Rotec für 20 Mio $ (Betonverteilungssysteme)
Krupp Fördertechnik/PWH (Kabelkräne)
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Stromerzeugung aus Wasserkraft
Hochwasserschutz am Mittel-/Unterlauf des Yangtze
Verbesserung für Frachtschiffe bis 10.000 BRT im Yangtze (bis Chongqing)
Niedrigwasser-Aufhöhung im Unterlauf
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Stromerzeugung
- 84.700 GWh /a aus Wasserkraft (1/9 der chines. Energiebedarfs)
- ersetzt 50 Mio t/a Braunkohle
- erspart pro Jahr: 100 Mio t CO2, 2 Mio t SO2
Hochwasserschutz für Mittel-/ Unterlauf des Yangtze
- HW-Schutz von bisher < HQ10 auf künftig HQ100
- Schutz von 50 Mio Bewohnern im Mittel-/Unterlauf
- Schutz von 1,53 Mio ha landwirtsch. Flächen im Unterlauf
Schiff-Fahrt
- durchgängige Befahrbarkeit für Frachtschiffe bis 10.000 BRT auf 660 km langen Flußstrecke bis Chongqing
- Frachtkosten-Ersparnis rd 35 % (Schiffsgröße, volle Beladung)
- Steigerung des Frachtaufkommens (10 Mio -> 50 Mio Tonnen/a)
- Niedrigwasseraufhöhung unterhalb (NQ 3000 m3/s auf 5000 m3/s in Yichang)
Sonstiges
- Verbesserung von Gewässergüte unterhalb der Sperre bei NW
- Verbesserung der Wasserversorgung von Shanghai
- Vergrößerung des Lebensraums für Fischarten und Wasserorganismen
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Bau von 26 km Autobahn (incl 34 Brücken und 5 Tunneln)
Große Hängebrücke über Yangtze unterhalb Sperrenstelle
Neue Anlegedocks für Schifffahrt in Sandouping (u.a für Schwertransporte zur Baustelle)
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Tourismus-Einnahmen in Provinz Hubei aus Baustellenbesuch:
60 % des ausländ. Tourismus
20 % des inländ. Tourismus
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27.000 Arbeiter auf der Baustelle, davon 40 % Frauen
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Absiedlung von 1,3 1,7 Mio Menschen
Überstau von 632 km2 Festlandfläche
Überflutung von 19 Städten,1352 Dörfern und 24.500 ha Ackerland
Umsiedlungskosten rd. 11 Mrd. DM
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Meßwerte / Beobachtungen über 40 Jahre (18 Betriebsjahre in Gezhouba)
i.M. 526 Mio t/a (von 210 bis 750 Mio t/a) ;
mittl. Schwebstoffkonzentration 1,2 kg/m3; Korn Ø i.M.0,033 mm (Schluff)
(vgl. Schwebstoffkonzentration am Gelben Fluß: 37 kg/m3)
(vgl Isar /Vorderriß HW 1967: 58 kg/m3 ; sonst im Mittel: 0,34 kg/m3)
Juni Sept (HW-Zeit): 84 % des Sediments und 61 % der Wasserfracht
-> Bewirtschaftungsstrategie:
- Absenkung des Stauziels bis Juni auf 145 zur Stauraumspülung (über 23 Mittelauslässe á 7 x 9 m)
- Wiederaufstau ab Oktober auf 175
- Mittl. Aufenthaltszeit des Wassers: 6,9 Tage, bei HW < 4 Tage, begünstigt Fließgewässercharakter des Stauraums (Aufenthaltszeit Okt Mai ca. 32 Tage)
"Fließcharakter" des Yangtze-Stausees günstig (Ø Breite 1,1 km; überwiegend < 1 km; nur 1/7 des Staussees mit 1,0 1,7 km Breite)
erwartete Verlandung im Totraum rd 8,6 Mio t/a (incl. 0,76 Mio t Steine)
verbleibender Bewirtschaftungsraum nach 100 Betriebsjahren: rd. 90 %
Stauwurzelbereich Chongqing:
evtl. Probleme im Stauwurzelbereich (Hafenanlagen, Schiffahrt..) in >> 30 Jahren -> lokale Ausbaggerungen
erwarteter Wsp-Anstieg bei HQ100 nach ca 100 Betriebsjahren um ca 5 m
Wiederaufforstungs-Maßnahmen zum Boden-/Erosionschutz
Bau weiterer Talsperren oberhalb Chongqing vorgesehen
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Abwasserzufluß in Stausee rd 1,2 Mrd t /a
- Reinigungsvorgaben durch gesetzl. Regelungen;
- Bau von Kläranlagen (seebedingte Mehrkosten durch TGP finanziert)
- Schließung einiger (kleiner) Papierfabriken
- Erwartung, daß Wasserqualität gut bleibt bis auf lokale Verschmutzung in Nähe größerer Städte
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Einstau der 192 km langen Yangtze-Schluchtenstrecken
- Anhebung des Wasserspiegels um 40 110 m; keine wesentliche Beeinträchtigung des Naturerlebnisses, da Berggipfel auf 800 1100 m
- Bessere Bedingungen für Touristenschiffe (Wassertiefe, Strömung)
- Anstieg der Tourismuszahlen erwartet
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44 archäologische Städten und antike Monumente am Yangtze
- einige nicht betroffen (z.B. Fengdu-Geisterstadt)
- einzelne, berühmte Monumente werden HW-geschützt versetzt
- Fundamentsicherung /-verstärkung bei geringem Einstau
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47 Rote Liste Arten von seltenen Pflanzen im Stauseegebiet
- Ausbreitung von 300 1200 m Höhe, Schädigung nur gering
- 26 Arten geschützter Tiere
- Ausbreitung der meisten Arten bis in große Berghöhen
- Sicherung des "China-Stör" durch künstl. Aufsucht und Besatz
(Wanderung seit Bau des Gezhouba-Dam unterbrochen)
- keine Abhilfemöglichkeit für Süßwasserdelphin und China Alligator
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- NW-Aufhöhung (Dez April) in Yichang (von 3.000 -> 5.000 m3/s)
- Absenkung des Seespiegels bis Juni auf 145 mNN über Mittelauslässe
- HW-Rückhalt von Juni September durch freien HW Schutzraum (von 145 175 mNN, max bis 180,40 mNN)
- Wiederaufstau bis 175 m NN ab Oktober
Ansicht der künftigen Talsperre
Übersichtskarte China Yangtze
Lageplan Sperrenstelle
Schnitt durch den mittleren Sperrenbereich (Spillway) mit Hochwasser-Entlastung (oben und mitte) sowie Tiefenablaß
Schnitt durch den äußeren Sperrenbereich mit Kraftwerksanlage (Powerplant)
Längsschnitt durch die 5 stufige Schleusenanlage (Shiplock)
Längsschnitt durch die Schiffs-Hebeanlage (Shiplift)
Auswirkungen des Stausees unterhalb TGP:
- Dongting See (mit Yangtze verbunden), natürlicher Retentionsraum
- Erhebliche Sedimentablagerungen mit Rückgang von Seefläche und Volumen
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Jahr |
Wasserfläche |
Volumen |
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1825 |
6.000 km² |
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1949 |
4.350 km² |
29 Mrd m3 |
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1983 |
2.700 km² |
17 Mrd m3 |
- von 6.000 km² (in 1825) und 4.350 km² (1949) auf 2.700 km² (in 1983) geschrumpft
- Stausee soll Verlandungsgeschwindigkeit des Dongting-Sees verzögern
Sedimentfracht:
- i.M. 526 Mio t/a (teilweise aber wesentlich weniger, z B.1994: 210 Mio t),
- rd 84 % der Fracht in HW Zeit (Juni Sept)
Gegenmaßnahmen
- Wiederaufforstungen im Oberlauf
- Umstellung bei der landwirtschaftlichen Bearbeitung der Nutzflächen (Terassierung)
- Stausee- Bewirtschaftung
- Absenkung des Seespiegels bis Juni auf 145 mNN über Mittelauslässe -> Erhalt des Fließcharakters am Yangtze
- HW-Rückhalt von Juni September durch freien HW Schutzraum (von 145 175 mNN, max bis 180,40 mNN) -> Durchspülung der Sedimentfracht
- Wiederaufstau bis 175 m NN ab Oktober (nach HW Zeit)
(Aufstellung lt Ing.Büro Sklar, Luers & Associates)
Seitenflanken im Schleusenkanal
- Flanken des freigelegten Gebirges sollen instabil sein (Gesteinsfestigkeit angebl. überschätzt)
- Steinschlag und Sicherheitsproblem bei Schiffahrt erwartet
- Höhere Umströmung / Unterströmung der Sperrenstelle erwartet, -> höhere Auftriebskräfte
- Verstärkte Erdrutsche befürchtet
Umleitungskanal
- Schnelle Sedimentierung der Umleitungsstrecke während BA 1
- Probleme bei Schüttung des Fangedamms zur Flußumleitung, da wg. hoher Strömung Felsbrocken mitgerissen werden (Erschöpfungg des Felsvorrats)
- -> Problem offensichtlich nicht eingetreten oder untergeordnet
Fangedamm
- Dammkörper aus zersetztem Granit (vorw. Sand) mit 1 m dicken Betonplattendichtung -> unkonventionell
- HW Sicherheit "nur" gegen HQ 50 -> Überflutungsgefahr der Baustelle, Zeitverzögerung
- Erdbebenlasten für Fangedamm nicht angesetzt -> Zerstörungsgefahr
Turbinenausstattung
- Transfer des Know-how in Großturbinenbau (700 MW) vertragsrechtlich erzwungen
- Qualität der chin. Fertigung wird angezweifelt, da bisher nur 300 MW Turbinen hergestellt
- Entschädigungsgelder für Umsiedlungen von politischen Kadern "abgezweigt"
- Gelder aus Bauprojekt mißbraucht
- Hilfslieferungen für HWOpfer in 1998 "verschwunden"
- Hohe "Gebühren" für die Genehmigung eines zweiten Kinds
- 214 große Hochwasserereignisse in den letzten 2100 Jahren
- von 185 v.Chr. 1911 im Durchschnitt 1 HW in 10 Jahren
- seit 1912 im Durchschnitt 1 HW in 5 Jahren
- Kraftwerksleistung: TGP mit 18.200 MW -> größte Anlage der Welt
(Itaipu-Brasilien/Paraguay mit 12.600 MW an 2. Stelle)
- Bauvolumen: TGP mit 115 Mio m3 -> 3. Stelle;
(nach Syncrude Tailings/Kanada mit 540 Mio m3 in Bau, New Cornelia Tailings/USA mit 209 Mio m3 seit 1973)
- Speicherraum: Gesamtraum am TGP von 39 Mrd m3 -> 24. Stelle
(nach Owen Falls/Uganda mit 2.700 Mrd m3 seit 1954, AtatürkDam/Türkei mit 48,7 Mrd m3)
- Stauhöhe: TGP mit 175 m -> 63. Stelle
(Ø der 25 größten Anlagen = 243 m; Rogun/Tadschikistan mit 335 m an 1. Stelle; Nuek/ Tadschikistan mit 300 an 2. Stelle; in Italien, Österreich und Schweiz gibt es 8 höhere Staumauern als TGP)
- Staudammlänge: TGP mit 2335 m -> 69. Stelle
(Ø der 25 größten Anlagen = 12.901 m; bei Kiew mit 41.185 m längste Sperre)
Folgerung: nur bei Kraftwerksleistung ist TGP "Weltrekordhalter", ansonsten oft nur Durchschnitt;
-> TGP kann nicht als größter Staudamm der Welt bezeichnet werden
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