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Abflusskennwerte in Baden-Württemberg - Abfluss-BW

Als Grundlage für die Planung und Bewertung von wasserwirtschaftlichen Maßnahmen werden in der Regel umfangreiche Abfluss-Kennwerte, oft in hoher räumlicher Auflösung, benötigt. Das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung - Bereich Hydrologie hat Anfang 2000 in Kooperation mit der LUBW damit begonnen, abgestimmte Regionalisierungsverfahren für Baden-Württemberg zu entwickeln. Die neuen Verfahren basieren auf multiplen Regressionsmodellen und erlauben die Beschreibung von Abfluss-Kennwerten auf Basis maßgebender Einzugsgebietskenngrößen und Landschaftsgroßräumen. Die Anpassung und Plausibilisierung der Verfahren erfolgte anhand von Beobachtungszeitreihen an 448 Pegeln in Baden-Württemberg. Über alle Pegel zeigen die Modellanpassungen sehr gute Übereinstimmungen mit den statistisch ermittelten Kennwerten. Mit der Anwendung dieser neuartigen Verfahren wurde es möglich regionalisierte Abfluss-Kennwerte flächendeckend für Baden-Württemberg zu bestimmen und der wasserwirtschaftlichen Praxis zur Verfügung zu stellen. Inzwischen liegen in Baden-Württemberg die Abflusskennwerte für mehr als 13.000 Gewässerstellen bzw. deren Einzugsgebiete vor. Ebenso eine Vielzahl von Abflusslängsschnitte für die wichtigsten Gewässerläufe. Die regionalisierten Abfluss-Kennwerte finden in der wasserwirtschaftlichen Praxis enormen Anklang und sind heute aus der wasserwirtschaftlichen Bearbeitung nicht mehr wegzudenken. Vielmehr wachsen die Anforderungen hinsichtlich Inhalt und Umfang immer weiter. Vom IWG wurden daher in den vergangenen Jahren in mehreren Überarbeitungen kontinuierliche Anpassungen und Weiterentwicklungen vorgenommen. Seit 2007 liegen landesweit für alle baden-württembergische Fließgewässer die wichtigsten Abfluss-Kennwerte wie bspw. Mittlere Abflüsse (MQ), Mittelwerte und Jährlichkeiten von Hochwasserabflüssen (MHQ, HQT), Niedrigwasserabflüssen (MNQ, NQT) und Niedrigwasser-Dauern (MND, NDT) vor. Zudem werden hinsichtlich der Anforderungen der Hochwassergefahrenkarten (HWGK) ein Extremabfluss HQExtrem und zur Bemessung von Hochwasserrückhaltebecken entsprechend DIN 19700 Hochwasserabflüsse mit Jährlichkeiten zwischen T = 200 und 10.000 a abgeschätzt.

Energetische Querschnittserhebung deutscher Theaterspielstätten und Monitoring des Opern- und Schauspielhauses Köln mit Schwerpunkt Komfortuntersuchungen

Vorhabenziel: Das Forschungsprojekt bearbeitet zwei Schwerpunkte: Die energetische Querschnittsanalyse von deutschen Theaterspielstätten und das Intensivmonitoring des denkmalgeschützten, aktuell in Sanierung befindlichen Opern- und Schauspielhauses Köln nach seiner Wiedereröffnung 2015. Ziel ist die Analyse von 10- 15 charakteristischen Gebäuden für ein Benchmarking der durch ihre Frequentierung stark öffentlich wahrgenommenen Theaterspielstätten. Detaillierte vergleichende Angaben zu Energiekennwerten, Wirtschaftlichkeit, Lebenszykluskosten und Nutzerzufriedenheit wurden für den Gebäudetypus bislang nicht erhoben, diese erfasst das Forschungsprojekt u.a. mit dem Schwerpunkt Komfortuntersuchung im Monitoring. Arbeitsplanung: Für die energetischen Querschnittsanalysen werden Berechnungen mit den Bilanzierungswerkzeugen TEK-Tool und EnerCalc, sowie Kurzzeitmessungen und Nutzerbefragungen durchgeführt. Für das Intensivmonitoring des Opern- und Schauspielhauses wird ein Messkonzept erarbeitet, welches in Phase 2 mit Messungen, Nutzerbefragung, Auswertungen und Optimierungen umgesetzt wird. Ein mögliches Überführen in ein Langzeitmonitoring wird vorbereitet. Geplante Ergebnisverwertung: Das im Forschungsprojekt erarbeitete Energie-Benchmarking für den Gebäudetypus Theaterspielstätten ermöglicht den Häusern eine Positionierung im Bereich Energie und die Identifizierung von Hochverbrauchern. Die erarbeiteten Kennwerte des Gebäudetypus Theaterspielstätten sollen über den Normenausschuss die Nutzungsrandbedingungen für Theater- und Veranstaltungsbauten der DIN 18599 weiter optimieren helfen. Die erfassten Daten erweitern die EnOB-Datenbank um Theaterspielstätten. In die Forschungsarbeiten werden Studierende einbezogen, ein fachübergreifendes Studienmodul 'Optimierung von Sanierungskonzepten mittels Monitoring' wird entwickelt. Die Bilanzierungswerkzeuge TEK und EnerCalc werden über die Lehre weiter verbreitet und die den Entwicklern gespiegelten Erfahrungen mit TEK helfen die Werkzeuge weiter zu optimieren.

Auswirkungen der Klimaveränderung auf das regionale Klima

Im Rahmen des Projektes 'Erlebnis Wetter- und Klima' (2007) wurde in Kooperation mit der Universität Bayreuth, Lehrstuhl Mikrometeorologie eine professionelle Wetterstation vom Naturerlebnisgarten der Umweltstation errichtet. Die Station entspricht den DIN-Werten des DWD. Die ermittelten Werte stehen der Universität zur Verfügung und dienen der Ermittlung der Auswirkungen des Klimawandels auf regionaler Ebene. Der in Kooperation mit verschiedenen Bildungsträgern errichtete Wetter- und Klimaerlebnispark dient der Sensibilisierung der Besucher für die Belange des Klimaschutzes.

Vertiefte Sicherheitsüberprüfung von Stauanlagen - Hydrologische Grundlagen

Nach Einführung der heute aktuellen DIN 19700 im Jahre 2004 sind für Stauanlagen wie beispielsweise Talsperren oder Hochwasserrückhaltebecken in regelmäßigen zeitlichen Abständen vertiefte Sicherheitsüberprüfungen durchzuführen. Eine wesentliche Grundlage hierfür ist die Bereitstellung der hydrologischen Grundlagen auf dem aktuellen Stand bzgl. der meteorologischen und hydrologischen Daten und auch der abflussspezifischen Eigenschaften der betroffenen Einzugsgebiete. Nach den Vorgaben der DIN 19700 sind hydrologische Sicherheitsnachweise zu führen mit sehr extremen Hochwasserereignissen, deren Jährlichkeiten T bis zu T = 10 000 a reichen. Da so extreme Ereignisse nicht direkt anhand von Abflussbeobachtungen abgeleitet werden können, sind für jede Stauanlage gesonderte gebietsspezifische Betrachtung und Bewertung von Extremsituationen erforderlich. Das IWG Hydrologie wird aufgrund seiner langjährigen Erfahrung seit Jahren angefragt, für zahlreiche Stauanlagen die erforderlichen hydrologischen Grund entweder durch Anwendung geeigneter Niederschlag-Abfluss-Modelle zu ermitteln oder die Studien Dritter zu beurteilen. Eigene Modellierungen wurden beispielsweise durchgeführt für die Talsperren des Ruhrverbands Essen External Link, die Talsperre Kleine Kinzig in Baden-Württemberg External Link sowie zahlreiche Hochwasserrückhaltebecken in den Einzugsgebieten von Sulm, Neuenstadter Brettach, Weissach oder Leimbach im Auftrag der jeweiligen Wasserverbände oder Kommunen.

Entwicklung einer Methode zur Aufarbeitung gebrauchter und minderwertiger nativer Fette und Öle zu Treibstoff für Dieselmaschinen

Gebrauchte oder minderwertige native Fette und Öle sind eine interessante Energiequelle für Dieselmaschinen, die sich durch eine ausgezeichnete Ökobilanz auszeichnen und nicht in Konkurrenz zu Nahrungs- oder Futtermitteln stehen. Dem Einsatz in Dieselmschinen stehen der i.d.R. hohe Gehalt an Schlackebildnern (Ca, Mg, Na, K, P) und an freien Fettsäuren entgegen. Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die o.g. Rohstoffe so aufzuarbeiten sind, dass sie ohne weiteres in Dieselmaschinen eingesetzt werden können. Dazu wurde der Rohstoff einer sauer katalysierten Veresterung mit biogenem Ethanol unterworfen, mit dem die Gehalte sowohl an freien Fettsäuren, als auch an den genannten Schlackebildnern soweit gesenkt werden konnten, dass die Maßgaben der DIN-VN 51 605 erfüllt werden. Abgesehen davon, dass die so gewonnen Treibstoffe aus rein biogenen Rohstoffen bestehen, weisen sie Stockpunkte von teilweise unter -20 Grad Celsius auf.

Zur Ermittlung der Materialeigenschaften von Kalksandsteinen in Verbindung mit Moertel nach DIN 1053 unter Hochtemperaturbeanspruchung als Grundlage fuer brandschutztechnische Nachweise

Das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk wurde bisher ausschliesslich durch Brandpruefungen gemaess DIN 4102 Teil 2 und Teil 3 an praxisgerechten, grossformatigen Bauteilen nachgewiesen. Ueber das Hochtemperaturverhalten von Kalksandsteinen und Moerteln sowie der Kombination Stein/Moertel lagen weltweit bisher kaum Ergebnisse vor. Im vorliegenden Forschungsbericht werden die Ergebnisse der Untersuchungen unter erhoehten Temperaturen zur Bestimmung der thermischen und mechanischen Materialeigenschaften von ausgewaehlten Kalksandsteinen und Moerteln vorgestellt und bewertet. Zur Ermittlung der thermischen Materialkennwerte wurden zahlreiche Temperaturmessungen aus den oa Bauteilpruefungen ausgewertet. Ausserdem wurden nach der Entwicklung der dafuer erforderlichen Pruefmaschine erste Warmkriechversuche mit instationaerer Erwaermung an Mauerwerksabschnitten durchgefuehrt. Hierbei wurde der Einfluss von Stoff- und Lagerfugen - vermoertelt oder stumpf gestossen - auf die thermische Dehnung und Gesamtdehnung unter Last ermittelt. Die erzielten Ergebnisse wurden derart aufbereitet, dass sie in einem Parallelvorhaben als Rechengrundlagen eines rechnerischen Nachweisverfahrens fuer das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk verwendbar sind.

Expertise zur Entsorgung der Inhalte von Fettabscheidern nach DIN 4040 mittels einer kombinierten mobilen Schlammsaug-/Entwaesserungseinheit fuer die Vor-Ort-Behandlung

Die gegenwaertige Technik der Entsorgung der Rueckstaende, die beim Betrieb von Abscheideranlagen fuer Fette nach DIN 4040 anfallen, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt aller Abscheideraeume komplett abgepumpt und als Mischung aus Abwasser, Fett und Schlamm entsorgt wird. In Abhaengigkeit vom Wartungszyklus und der Belastung der aufgeleiteten Abwaesser bestehen die zu entsorgenden Rueckstaende bis zu 95 Prozent aus Abwasser. Da idR nicht 'sortenrein' gesammelt wird, kommt meist nur eine Beseitigung der Rueckstaende auf dem Wege der Schlammbehandlung auf kommunalen Klaeranlagen in Frage. Eine weitere Schwachstelle der gegenwaertigen Praxis der Entsorgung von Fettabscheidern ist, dass die Abscheideraeume sowie die Zu- und Ableitungen der Fettabscheider nicht ordnungsgemaess gereinigt und gewartet werden. Dies ergibt sich bei den Schlammsaugwagen allein schon aus Gruenden des unzureichend mitgefuehrten Vorrats an Wasser. Als Alternative dazu kann der Einsatz mobiler Schlammsaug-/Entwaesserungsanlagen empfohlen werden. Ein Beispiel fuer eine derartige Anlage ist die kombinierte Schlammsaug-/Entwaesserungseinheit (KSE) der Fa Simson Moos, Sonderburg/Daenemark. Neben der Entsorgung abflussloser Sammelgruben fuer haeusliche Abwaesser wird diese Anlage in einigen Bundeslaendern auch schon zur Entsorgung von Fettabscheiderinhalten eingesetzt. Es wurden jedoch bisher noch keine Nachweise darueber erbracht, ob 1) die Beschaffenheit des Filtrats eine Rueckleitung in die Abscheideranlagen erlaubt, 2) die eingesetzten Flockungshilfsmittel unbedenklich und 3) die in der mobilen Anlage separierten und gesammelten Fette einer Verwertung zugaenglich sind. Um gesicherte Antworten auf diese Fragen zu erhalten, wurde das IWS mit der Erarbeitung eines entsprechenden Gutachtens beauftragt.

Baustoffkreislauf im Massivbau (BiM), Erstellung eines Bauwerks unter Verwendung von Beton mit Sekundärzuschlägen

Die Anwendung von Beton mit Recyclingbaustoffen setzt neben der technischen Gleichwertigkeit zu Beton nach DIN 1045 auch eine Akzeptanz beim Nutzer des Bauwerks voraus. Mit dem Demonstrationsvorhaben soll gezeigt werden, dass die Gleichwertigkeit vorliegt. Es sind bei der Planung solcher Bauvorhaben Besonderheiten gegenüber einem Bauwerk aus Primärzuschlägen herauszuarbeiten. Die Ausführung des Rohbaus mit Beton aus Sekundärzuschlägen setzt eine Zustimmung im Einzelfall voraus. Es sind hierfür die Versuchsergebnisse zusammenzustellen und für den Antrag aufzuarbeiten. Dazu gehören die Bewertung des Zuschlags und die Ergebnisse der Eignungsprüfung.

Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse - Aktualisierung 2009

Die Stiftung Initiative Mehrweg hat erstmals im Jahr 2006 eine Studie zur Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse in Auftrag gegeben, mit dem Ziel gebräuchliche Verpackungssysteme für Obst und Gemüse in Europa auf die mit ihrer Verwendung verbundenen Umweltauswirkungen zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse zu den Kosten und zu ausgewählten sozialen Faktoren gewonnen werden, um dem Aspekt der Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Die Ergebnisse der ersten Studie wurden 2009 nochmals überprüft und aktualisiert. Die Studie wurde von der Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung (GaBi) der Universität Stuttgart und der PE International erstellt. Es handelt sich bei der Untersuchung der ökologischen Auswirkungen um eine vergleichende Ökobilanz im Sinne der DIN EN ISO 14040 ff, was durch einen Critical Review bestätigt wurde. Die Ergebnisse zeigen deutliche ökologische und ökonomische Vorteile für die Mehrwegsysteme.

Entwicklung und Erprobung eines begehbaren Abwasserkanalsystems mit integrierten Ver- und Entsorgungsleitungen (Multi-Utility-Kanal-System)

Ver- und Entsorgungsnetze, wie beispielsweise Entwässerungs-, Wasserversorgungs- und Gasversorgungssysteme sowie Kabelnetze für Telekommunikation und Stromversorgung, sind wesentlicher Bestandteil der urbanen Infrastruktur und unabdingbare Voraussetzungen der modernen Zivilisation. Im innerstädtischen Bereich bzw. in dicht besiedelten Gebieten (Wohngebiete, Stadtzentren) regelt die DIN 1998 ( )die Unterbringung von Ver- und Entsorgungsleitungen in öffentlichen Flächen, d.h. im Straßenquerschnitt, wobei die Art, Anzahl und Verteilung der Leitungen in erster Linie von ortsspezifischen Gegebenheiten, wie Straßenbreite, Art der Energieversorgung, Entwässerungsverfahren, Anlieger und Bebauung abhängig sind. Die heute gängige Praxis der Verlegung basiert auf der Einzelverlegung und einer in DIN 1998 (i)geregelten Parallelanordnung der Leitungen im gesamten zur Verfügung stehenden Straßenquerschnitt (Gehweg-, Radweg- und Fahrbahnbereich sowie evtl. Parkflächen und Grünstreifen). Beispiele für die Unterbringung verschiedener Ver- und Entsorgungsleitungen innerhalb eines Straßenquerschnittes gemäß DIN 1998 (i)nach dem Prinzip der Horizontalanordnung zeigt Abbildung 1 1. Abwasserkanäle werden grundsätzlich unterhalb der Fahrbahn angeordnet, während die Versorgungsleitungen soweit wie möglich unter den Gehwegen zur Bebauung hin orientiert sind. Ihre Unterbringung erfolgt in den in Abbildung 1 2 dargestellten Leitungszonen. Mit dieser heute üblichen, parallelen Anordnung der Leitungen in getrennten Leitungszonen sind zahlreiche Nachteile und Probleme verbunden, wie Praxiserfahrungen von Kommunen und Leitungsnetzbetreibern zeigen. Hier sind u.a. zu nennen: - Die meisten unterirdischen Leitungen bilden Netzsysteme, d.h. sie sind nur als Einheit voll funktionsfähig. Störungen an einer Stelle wirken sich unter Umständen auf ganze Gebiete aus. - Die einzelnen unterirdischen Ver- und Entsorgungsanlagen unterliegen je für sich bestimmten Planungs- und Trassierungsgrundsätzen. Da sie sowohl parallel als auch kreuzend verlegt werden, kommt es stets zu Berührungspunkten. Außerdem beeinflussen sich einzelne Anlagen gegenseitig nachteilig (z.B. Starkstromkabel - Gasleitungen - Fernwärmeleitungen), so dass diesen Gesichtspunkten bei der Planung besondere Beachtung zu schenken ist. Der Raumbedarf der einzelnen unterirdischen Anlagen ist sehr unterschiedlich. Dort, wo sehr große Bauten untergebracht werden müssen, ist der Raum für die übrigen unterirdischen Anlagen stark eingeschränkt. Sorgfältigste Abstimmung ist daher notwendig. - Alle unterirdischen Anlagen sind komplizierte Ingenieurbauwerke. Nachträgliche Veränderungen, z.B. Reparaturen, Erneuerungen und Ergänzungen, aber auch die Maßnahmen der Wartung und Inspektion sind meist nur mit großem Aufwand möglich. Jede Veränderung bedingt Beeinträchtigungen im Verkehrsraum. usw.

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