Das Projekt "Hydraulischer Modellversuch Odertalsperre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Am Südwestrand des Harzes wurde zwischen 1930 und 1933 bei Bad Lauterberg (Niedersachsen) die Odertalsperre errichtet, die dem Hochwasserschutz, der Energieerzeugung und der Niedrigwasseraufhöhung des Unterlaufes der Oder in Trockenzeiten dient. Die Gesamtanlage besteht neben der 56 m hohen Hauptsperre (Erddamm mit Betonkern) aus einem unterhalb gelegenen Ausgleichsbecken (ca. 200 m x 700 m), das wiederum durch einen 7,5 m hohen Erddamm mit integrierter Wehranlage begrenzt wird. Das Reservoir der Hauptsperre und das Ausgleichsbecken wurden bis Anfang der 1990er Jahre als Pumpspeicherkraftwerk betrieben. Zur sicheren Ableitung extremer Hochwasser existiert am linken Hang der Hauptsperre eine Hochwasserentlastungsanlage (HWE) aus Beton, die nach fast 80 Jahren Schäden aufweist, die einer Sanierung bedürfen. Aus Sicherheitserwägungen soll außerdem die Wehranlage des Ausgleichsbeckens umgebaut werden. Für den Betreiber, die Harzwasserwerke GmbH aus Hildesheim, wurden deshalb von Dezember 2008 bis September 2009 zur Vorbereitung der geplanten Sanierungen hydraulische Modellversuche zur HWE, zur Wehranlage am Abschlussdamm des Ausgleichsbeckens und zum Ausgleichsbecken selbst durchgeführt. Unter Leitung von Prof. Jürgen Stamm erfolgten im Hubert-Engels-Labor des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der TU Dresden durch Dipl.-Ing. Holger Haufe und Dipl.-Ing. Thomas Kopp die Untersuchungen an drei Teilmodellen, zwei davon physikalisch im Maßstab M 1:25 für die HWE und M 1:20 für die Wehranlage. Bei dem dritten Teilmodell handelte es sich um ein tiefengemitteltes 2D-hydronumerisches Modell zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse im Ausgleichsbecken. Am Teilmodell der HWE wurde im Rahmen mehrerer Versuchsreihen die hydraulische Leistungsfähigkeit und Funktionstüchtigkeit für verschiedene Zustände (vor, während und nach der Sanierung) überprüft und nachgewiesen. Durch Maßstabseffekte bedingte hydraulische Unterschiede zwischen Natur und Modell (Wasser-Luft-Gemischabfluss), die im 'verkleinerten' Modell nicht auftraten, wurden analytische Berechnungen durchgeführt, mit denen nachgewiesen werden konnte, dass die Seitenwände der HWE auch beim vermutlich größten Hochwasser (PMF) nicht überströmt werden. Die Harzwasserwerke GmbH wird voraussichtlich 2010/11 auf Grundlage der Versuchsergebnisse mit den Sanierungsarbeiten beginnen. Die am IWD untersuchten und hydraulisch optimierten Einzelmaßnahmen werden dann zu einer effizienten Bauausführung beitragen und anschließend die Hochwassersicherheit der Odertalsperre für die nächsten Generationen gewährleisten. (Text gekürzt)
Das Projekt "Modellversuch Hochwasserrückhaltebecken Bärenstein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes Nr. 5 (Verbesserung des Hochwasserschutzniveaus im Müglitztal) beabsichtigt der Betrieb Oberes Elbtal der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen die Errichtung eines ökologisch durchgängigen Hochwasserrückhaltebeckens (HRB). Im Osterzgebirge, ungefähr 5,0 km südlich der Ortslage Glashütte, wird dazu ein begrünter Steinschüttdamm mit Asphaltkerndichtung geplant, welcher die Biela im Hochwasserfall noch oberhalb der Mündung in die Müglitz stauen soll. Im Modellversuch sollen zwei Anlagenteile auf ihre hydraulische Leistungs- und Funktionsfähigkeit getestet werden, der Gewässerdurchlass sowie die Hochwasserentlastungsanlage (HWE). Zur Durchleitung der Biela dient ein (b x h) 4,0 x 4,5 m, mit natürlichem Sohlsubstrat versehener Durchlass, der im Hochwasserfall verschlossen werden kann. Während eines Hochwasserereignisses wird stattdessen das Wasser über eine Bypassleitung mit integrierter Gegenstromtoskammer in Dammmitte abgeführt und über ein Wehr wieder in den Gewässerdurchlass eingeleitet. Der Abfluss der Bypassleitung wird über zwei parallel angeordnete Betriebsschützen geregelt. Im Modellversuch (Teilmodell 1) wird die im Damminneren angeordnete Gegenstromtoskammer im Maßstab 1:12 nachgebildet, untersucht und optimiert. Das Teilmodell 2 ist eine im Maßstab 1:20 verkleinerte Nachbildung der geplanten HWE, einer einseitig angeströmten Hangseitenentlastung, bestehend aus dem Einlaufbauwerk, der Sammel-, Übergangs- und Schussrinne, dem räumlichen Tosbecken sowie dem Unterwasserbereich.
Das Projekt "OEMP - Optimierte Materialien und Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH durchgeführt. Innerhalb des Projektes 'Optimierte Materialien und Verfahren zur Entnahme von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf' erfolgt die Entwicklung neuer Materialen und Verfahrenstechnik, die nur in abgestimmter Kombination zur erfolgreichen Lösung führt, um den Rückhalt von unterschiedlichen Mikroplastikpartikeln (Größe, Form, Material) aus verschiedenen Eintragspfaden der Siedlungswasserwirtschaft zu gewährleisten und damit eine nachhaltige Wasserwirtschaft umzusetzen. Darüber hinaus sollen auch einfache, natürliche Systeme (Bodenfilter) hinsichtlich ihrer Fähigkeit des Rückhaltes im Wasserkreislauf untersucht werden. 2. Arbeitsplanung Zur Validierung des Rückhalts von Mikroplastik durch die entwickelten Filtermaterialien sollen für drei Monate Pilotversuche unter realen Bedingungen auf einer Kläranlage durchgeführt werden (AP3.1). Im Fokus stehen dabei das Tuchgewebe der Firma Mecana sowie der Siebfilter der Firmen GKD/Invent. Ziel des Arbeitspaktes ist es den Rückhalt von Mikroplastik im Pilotmaßstab zu quantifizieren, den Einfluss von Betriebsbedingungen auf den MP-Rückhalt zu ermitteln und eine Optimierung des Betriebs durchzuführen. Neben dem Rückhalt von MP werden auch allgemeine abwasserchemische Parameter wie Suspendierte Stoffe oder Trübung bestimmt, um mögliche Korrelation herauszuarbeiten, die es Betreibern erleichtern eine Betriebskontrolle ohne aufwändige Analytik durchzuführen. In AP 6 wird daher am KWB aufgrund von existierenden und neuen Messungen ein Stoffstrommodell der urbanen Wasserströme Berlins für MP aufgebaut. Die bilanzierten Größen sollen analog zur Maßnahmenbewertung gewählt werden und können Stofffracht, Partikelanzahl, Partikelgröße oder ähnliche Größen umfassen. Ziel ist es die verschiedenen Eintragspfade - Klärwerksablauf, Mischwasserüberläufe und Niederschlagsabfluss - gegeneinander zu gewichten, um eine bessere Entscheidungsgrundlage für Maßnahmen zur Minimierung des MP-Eintrags zu haben.
Das Projekt "Vorhaben: Numerische Simulation (ConDyke-A)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des zu beantragenden Forschungsvorhabens ist die Ermittlung des Einflusses von Krümmungen in der Deichlängsachse auf Wellenauf- und überlauf an Ästuar- und Seedeichen auf Grundlage experimenteller und numerischer Untersuchungen. Hierfür soll im neuen Wellenbecken des Franzius-Instituts für Wasserbau und Küsteningenieurwesen ein 1:6 geneigter Deich mit Flexibler Krümmung aufgebaut werden, um sowohl den Einfluss konkaver wie konvexer Krümmungen durch multidirektionale Seegangsbelastungen zu untersuchen. Zudem werden die nichtlinearen Transformationsprozesse zwischen Deichfuß und Wellenauflauf erfasst und weitergehend untersucht, um ein grundlegendes Prozessverständnis der Wechselwirkungen zwischen dieser speziellen Bauwerkskonfiguration und dem einwirkenden Seegang zu ermitteln, die auf Rückschlüsse bzw. gekoppelte Effekte des Wellenauf- und -überlaufs an Ästuar- und Seedeichen hinweisen. Die Projektarbeiten teilen sich in 3 Teilprojekte: 1.Physikalisches Modellwesen: 1.1 Konzeption, Konstruktion; 1.2 Vorprogramm und Kalibrierung; 1.3 Reproduktion ausgewählter Versuchsreihen; 1.4 Aufbau konvexe/konkave Deichlinie; 1.5 Post-Processing; 1.6 Analyse und Korrelation, Interpretation; 2. Numerische Simulation: 2.1 Konzeption, Konstruktion; 2.2 Idealisierung, Annahmen; 2.3 Simulation Wellenauflauf konvexe/konkave Deichlinie; 2.4 Post-Processing; 2.5 Analyse, Korrelation, Interpretation; 3. Weitere Arbeiten: 3.1 Theoretische Arbeiten, Literaturstudie; 3.2 Zwischen-, Abschlussbericht.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Physikalisches Modellwesen (ConDyke-B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Ziel des zu beantragenden Forschungsvorhabens ist die Ermittlung des Einflusses von Krümmungen in der Deichlängsachse auf Wellenauf- und -überlauf an Ästuar- und Seedeichen auf Grundlage experimenteller und numerische Untersuchungen. Hierfür soll im neuen Wellenbecken des Franzius-Instituts für Wasserbau und Küsteningenieurwesen ein 1:6 geneigter Deich mit flexibler Krümmung aufgebaut werden, um sowohl den Einfluss konkaver wie konvexer Krümmungen durch multidirektionale Seegangsbelastungen zu untersuchen. Zudem werden die nichtlinearen Transformationsprozesse zwischen Deichfuß und Wellenauflauf erfasst und weitergehend untersucht, um ein grundlegendes Prozessverständnis der Wechselwirkungen zwischen dieser speziellen Bauwerkskonfiguration und dem einwirkenden Seegang zu ermitteln, die auf Rückschlüsse bzw. gekoppelte Effekte des Wellenauf- und -überlaufs an Ästuar- und Seedeichen hinweisen. Die Projektarbeiten teilen sich in 3 Teilprojekte: 1.Physikalisches Modellwesen: 1.1 Konzeption, Konstruktion; 1.2 Vorprogramm und Kalibrierung; 1.3 Reproduktion ausgewählter Versuchsreihen; 1.4 Aufbau konvexe/konkave Deichlinie; 1.5 Post-Processing; 1.6 Analyse und Korrelation, Interpretation; 2. Numerische Simulation: 2.1 Konzeption, Konstruktion; 2.2 Idealisierung, Annahmen; 2.3 Simulation Wellenauflauf konvexe/konkave Deichlinie; 2.4 Post-Processing; 2.5 Analyse, Korrelation, Interpretation; 3. Weitere Arbeiten: 3.1 Theoretische Arbeiten, Literaturstudie; 3.2 Zwischen-, Abschlussbericht.
Das Projekt "Physikalische und numerische Modelluntersuchungen an einem Schwimmstoffabzug für Trennbauwerke in der Mischkanalisation zur Entwicklung eines praxisgerechten Bemessungs-Tools" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Fachbereich Bauingenieurwesen, Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. In der Mischkanalisation von Siedlungen werden Schmutzwasser und Regenwasser in einem gemeinsamen Kanal gesammelt. Da die Kläranlagen, denen das Schmutzwasser zugeführt werden muss, nicht auf eine Behandlung des Regenwassers ausgelegt werden können, muss dieses an Trennbauwerken (sogenannten Regenüberläufen) abgeschlagen werden. Die Abtrennung erfolgt durch Drosselung des Kanalstrangs, der zur Kläranlage weiter geführt wird. Bei Überlastung durch Regen im Zulaufkanal staut das Wasser zurück und wird über eine Wehrschwelle in das Gewässer abgeführt. Dabei können Schwimmstoffe, die sich im Mischwasser befanden, über die Wehrschwelle in das Gewässer gelangen. Auch der Einsatz von sogenannten Tauchwänden vor der Wehrschwelle verhindert dies meist nur unzureichend. Die Schwimmstoffe stellen eine stoffliche und insbesondere auch ästhetische Verunreinigung der Gewässer dar. Für solche Problemstellungen kann ein Schwimmstoffabzug (HydroSpin® - patentierte Ausrüstungskomponente) eingesetzt werden. Mittels eines derartigen Schwimmstoffabzugs für Trennbauwerke im Kanalnetz wird ein gezielter Abzug von Schwimmstoffen aus dem Rückstaubereich vor der Drossel und deren Ableitung durch die Drossel in den Kanalstrang zur Kläranlage ermöglicht. Der HydroSpin Schwimmstoffabzug nutzt dazu einen durch eine Platte induzierten und verstärkten Einlauf-Wirbel. Die Trennbauwerke sind jedoch von Fall zu Fall sehr unterschiedlich konstruiert, so dass die Bemessung des HydroSpin für jede Einbausituation individuell bemessen und konstruiert werden muss.
Das Projekt "Ermittlung der h-Q-Beziehung für die Überlaufschwelle der HWE der Vorsperren Thoßfell und Neuensalz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik, Professur für Wasserbau durchgeführt. Die Vorsperren der Talsperre Pöhl, die Staumauern Neuensalz und Thoßfell, wurden zwischen 1958 und 1964 errichtet. Bei der Überprüfung der Unterlagen beider Vorsperren infolge der Hochwasserereignisse 2013 wurde festgestellt, dass es keine Wasserstands-Abfluss-Beziehungen der Anlagen gibt, so dass die TU Dresden beauftrag wurde, diese aufzustellen. Das IWD der TU Dresden wurde damit beauftragt, die hydraulischen Abflussprozesse unter Berücksichtigung der Überfallform und der Anströmung zu untersuchen. Die analytisch ermittelten Werte wurden mit Hilfe eines dreidimensionalen hydronumerischen Modells überprüft.
Das Projekt "Ermittlung mittlerer Überlaufmengen an Sturmflutschutzwänden auf Deichen und auf ebener Sohle aus Seegang" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Die Thematik des Wellenüberlaufs an Deichen und senkrechten Wänden wird seit etwa 40 Jahren mit unregelmäßigen Wellen in hydraulischen Modellen untersucht. In neuerer Zeit werden auch zunehmend hydronumerische Modelle eingesetzt, um grundlegende Prozesszusammenhänge zu verstehen und Analysen zu quantifizieren, wobei das gegebene natürliche System durch vereinfachte und z.T. sogar idealisierte Randbedingungen oftmals nur bedingte Rückschlüsse auf die eigentlichen physikalischen Prozesse erlauben. Für Standardformen von Bauwerken wurden daher, aufbauend meist auf Modellversuchsergebnissen, empirische Bemessungsformeln ermittelt, die die Berechnung von mittleren Überlaufmengen in Abhängigkeit von Seegangsparametern, Freibord und Bauwerksform und ggf. -rauhigkeit erlauben. Der aktuelle Stand von Bemessungsverfahren auf Europäischer Ebene ist im EurOtop - Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual (www.overtopping-manual.com, s.a. Die Küste, Heft 73, 2007) zusammengestellt und veröffentlicht. Aus der Sichtung der Datengrundlagen und den auch im EurOtop Manual aufgezeigten Streuungen der den Bemessungsverfahren zugrunde liegenden Messdaten wird deutlich, dass dennoch weiterhin eine große Unsicherheit hinsichtlich des einzelnen Bemessungsbeispiels besteht. Für die endgültige Ausführungsplanung werden nach wie vor hydraulische Modellversuche mit den Bemessungswellenbedingungen und der genauen Bauwerksgeometrie empfohlen. Vor diesem aufgeführten Hintergrund wird gemeinsam mit der Forschungsstelle Küste (FSK) des Niedersächsischen Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) eine grundlegende wissenschaftliche Studie zur Unterstützung der Ausführungsplanung von Sturmflutschutzwänden auf Deichen und Sturmflutschutzwänden mit ebenem Vorland für mögliche Bauformen unter bemessungstypischen Seegangsbedingungen im hydraulischen Modell angestellt, um daraus praxisrelevante Parameter und Erkenntnisse für ausgeweitete Bemessungsgrundlagen abzuleiten.
Das Projekt "Durchführung hydraulischer Modellversuch für das HRB Neuwürschnitz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes des Freistaates Sachsen beabsichtigt der Betrieb Freiberger Mulde/Zschopau der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen den Bau eines gesteuerten Hochwasserrückhaltebeckens, welches als ökologisch durchgängiges Trockenbecken ausgebildet werden soll. Der Beckenstandort befindet sich im oberen Einzugsgebiet der Würschnitz am Beuthenbach, zwischen den Ortslagen Beutha und Neuwürschnitz, südlich der Bundesautobahn A72. Der geplante Gesamtstauraum umfasst knapp 1 Mio. m3. Für das Absperrbauwerk ist ein Steinschüttdamm mit Asphaltbetonkerndichtung mit einer Kronenlänge von ca. 500 m und einer Höhe von 14 m über dem Gelände vorgesehen. Zur Durchleitung des Beuthenbachs wird ein Trapezgerinne vom Durchlass bis zur Energieumwandlungsanlage angeordnet. Die Hochwasserentlastungsanlage (HWE), welche als rundkroniger Überfall ausgebildet wird, und die beiden Betriebsauslässe werden in einem Massivbauwerk aus Stahlbeton vereint (Ökoschlucht). Um den besonderen Randbedingungen gerecht zu werden, welche sich durch die Forderung der ökologischen Durchgängigkeit ergeben, wurde für die Energieumwandlungsanlage die Sonderkonstruktion einer Tosmulde gewählt. Der hydraulische Modellversuch bildet im Maßstab 1:15 das Durchlassbauwerk, die Tosmulde, das Gerinne des Abgabepegels und den Unterwasserbereich nach. Durch Wasserstands- und Fließgeschwindigkeitsmessungen soll die Energieumwandlung geprüft und gegebenenfalls optimiert werden.
Das Projekt "Untersuchung der Leistungsfähigkeit der Hochwasserentlastungsanlage und der auftretenden dynamischen Kräfte an der Dhrontalsperre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Die RWE Power betreibt für die RWE Innogy das Dhronkraftwerk, das in den Jahren 1911 bis 1913 von der Stadt Trier zur Erzeugung elektrischen Stroms errichtet wurde. Das Kraftwerk liegt ca. 20 km östlich von Trier in der Nähe von Trittenheim im Moseltal und ist über zwei 353 m lange Druckrohrleitungen und einem 1800 m langen Druckstollen mit dem in einem Seitental liegenden Speicherbecken verbunden. Das zugehörige Absperrbauwerk aus Bruchsteinmauerwerk ist als gekrümmte Gewichtsstaumauer ausgebildet. Die Staumauer hat eine Gesamthöhe von ca. 24 m über Gründungssohle bzw. 17 m über Talsohle und eine Kronenlänge von ca. 95 m. Die Hochwasserentlastungsanlage an der Dhrontalsperre zeigt in Teilbereichen Betonschäden und soll mittelfristig saniert werden, wobei auch die dynamischen Kräfte des abströmenden Wassers in der statischen Bemessung zu berücksichtigen sind. Da eine analytisch-rechnerische Bestimmung dieser dynamischen Strömungskräfte bei einem solchen dreidimensionalen Strömungszustand nicht möglich ist, sollen diese Lasten mittels eines physikalischen hydraulischen Modells im Maßstab M 1:20 ermittelt werden. Ergänzend werden vertiefende und vergleichende Untersuchungen mit Hilfe einer dreidimensionale Simulation auf der Basis des Programmsystems FLOW-3D® vorgenommen.
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