Das Projekt "Modellversuche fuer die Tideelbe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Nach dem Ausbau der Aussen- und Unterelbe auf 13,5 m unter Kartennull (Vertiefung des Fahrwassers) interessieren die Wasserstaende und Stroemungsgeschwindigkeiten nach Groesse und Richtung fuer verschiedene Oberwasserzufluesse. Hierzu werden in einem grossflaechigen hydraulischen Tidemodell der Elbe (Massstab 1:500/100) Versuche durchgefuehrt. In bestimmten Abschnitten der Elbe muessen zur Vorhaltung ausreichender Fahrwassertiefen fuer die Schiffahrt haeufig Unterhaltungsbaggerungen ausgefuehrt werden. In anderen Abschnitten (in Uebertiefen oder seitlich des Fahrwassers) wird das gebaggerte Material wieder verklappt. Um diese Massnahmen zu optimieren und die grundlegenden Zusammenhaenge der Feststoffbewegung an der Sohle zu erkennen - hierzu gehoert auch der Einfluss der Oberwasserfuehrung auf den Sedimenttransport - werden Modellversuche mit beweglicher Sohle durchgefuehrt. Hierfuer steht ein spezielles Modell der Unter- und Aussenelbe mit dem Massstab 1:800/100 zur Verfuegung.
Das Projekt "Auswirkungen von Retentionsflächen auf den Verlauf von Sturmereignissen in der Weser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Der Verlauf einer Sturmflut und deren Scheitelwasserstand werden neben den Wassertiefen der Fahrrinne auch durch Außendeichs liegende Retentionsflächen beeinflusst. Diese werden oft als Weideland oder für Bebauung genutzt und sind daher durch Sommerdeiche gegen die Überschwemmung durch leichtere Sturmfluten mit hohen Wiederkehrintervallen geschützt. Sollen Anhebungen dieser Sommerdeichhöhen vorgenommen werden um die Sicherheit der dahinter liegenden Bereiche zu erhöhen muss geprüft werden, welchen Einfluss die Maßnahme auf die maximalen Wasserstände bei einer extremen Sturmflut hat. Aufgrund der Komplexität des Zusammenspiels von Tidewelle, Abfluss und Geometrie des Ästuars kann dies nur mit Hilfe 3D hydrodynamisch-numerischer Modellierung geschehen. Für diese Studie wurden Simulationen einer sehr schweren Sturmflut in Kombination mit einem hohen Binnenwasserabfluss in der Weser durchgeführt. Das Simulationsgebiet reicht von der Deutschen Bucht über das Tidewehr in Hemelingen bis zum Pegel Intschede jeweils bis zur Hauptdeichlinie. Die Sommerdeichhöhen einiger Außendeichs liegender Retentionsflächen wurden beispielhaft verringert oder erhöht und die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf die maximalen Wasserstände wurden analysiert.
Das Projekt "KLIWAS PJ 4.04 - Ermittlung notwendiger Fahrrinnenbreiten für eine sichere und leichte Schifffahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Das Forschungsprogramm KLIWAS des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung soll klimabedingte Änderungen auf Wasserstraßen für den Zeitraum bis 2100 abschätzen. KLIWAS trägt dazu bei, den umweltfreundlichen Verkehrsträger Wasserstraße leistungsfähig zu erhalten und dabei ökologische und ökonomische Aspekte gleichermaßen zu berücksichtigen. Die BAW ermittelt im Teilprojekt 4.04 u. a. am Beispiel der Anpassungsoption 'Fahrrinne in der Fahrrinne' (FiF) die notwendigen Mindestfahrrinnenbreiten. Im Rahmen der wasserbaulichen Untersuchungen im KLIWASTeilprojekt 4.03 wird geprüft, ob durch Reduzierung der Breite der Fahrrinne mit begrenztem Aufwand bei Niedrigwasser durchgängig eine größere, durchgängige Tiefe erreichbar ist. Technischer Standard bei der Fahrrinnendimensionierung ist derzeit die Anwendung von Trassierungsverfahren. Diese sind nach Ergebnissen des BAW-FuE-Vorhabens nur bei schwach eingeschränktem Fahrwasser und geringen Querströmungsgeschwindigkeiten aussagefähig. Zudem müssen Einflüsse z.B. aus dem 'human factor' oder starker Turbulenz durch Zuschläge berücksichtigt werden. Hinsichtlich des Verkehrsflächenbedarfs können die Ergebnisse solcher Trassierungen z.T. weit auf der unsicheren Seite liegen. Die Anwendung von Schiffsführungssimulatoren haben diese Einschränkungen generell nicht. Einflüsse aus instationärer Turbulenz oder extrem eingeschränkter Fahrwasserverhältnisse in Tiefe oder/und Breite führen allerdings auch diesen genauen Verfahren immer noch an Grenzen. Deshalb und vor allem wegen des großen Aufwandes zur statistisch angemessenen Berücksichtigung des 'human factor' durch eine entsprechend große Anzahl von Simulatorfahrten mit verschiedenen Schiffsführen werden im Rahmen des vorliegenden KLIWAS-Projektes sowohl empirische Methoden, die möglichst nahe an Messwerten zum Verkehrsflächenbedarf bleiben und deterministische Simulationsverfahren mit Autopilotierung eingesetzt. Die letzteren vor allem deshalb, weil sie einen direkten Variantenvergleich ermöglichen, der diesbezüglich nicht von 'human-factor-Effekten' überprägt ist. Hierzu dient das experimentelle fahrdynamische Modell PeTra2D, das die BAW zusammen mit der Universität Rostock (Dissertation Kolarov) entwickelt wurde. Es ist der Lage, den Verkehrsflächenbedarf im seitlich und tiefenmäßig begrenzten Fahrwasser mit begrenztem Aufwand für verschiedene Fahrzeuge realistisch abzubilden. 1.2 Bedeutung für die WSV: Um die volkswirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Binnenschifffahrt als Verkehrsträger zu erhalten, muss die WSV geeignete Maßnahmen für den Fall treffen, dass extreme Wasserstände zukünftig tatsächlich häufiger eintreten und länger andauern. Da die Effizienz vieler Anpassungsoptionen stark von der angestrebten Fahrrinnenbreite abhängt, sind nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch aus Gründen der Sicherheit zuverlässige Modellprognosen notwendig. usw.
Das Projekt "KLIWAS Vorhaben 4.01.4 Elbe: Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt - Untersuchungen zum Unternehmerverhalten aktueller potentieller Nutzer der BWASTR Elbe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg, Institut für angewandte Forschung durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsprogramms KLIWAS ( Projekt 4.01) werden im Auftrag der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) von der Universität Würzburg in Kooperation mit der Hochschule Rottenburg zurzeit Untersuchungen durchgeführt, die die möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf die verladende Wirtschaft an der Elbe in Abhängigkeit von der Binnenschifffahrt erfassen. Übergeordnetes Ziel hierbei ist es, nicht nur die mögliche Betroffenheit der massengutaffinen Branchen entlang der Elbe zu ermitteln, sondern insbesondere Anpassungsmaßnahmen zu formulieren.
Das Projekt "XtremRisk: Simulationen für extreme Sturmflutszenarien in der Tideelbe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Problemstellung und Ziel: Neben dem Anstieg des mittleren Meeresspiegels können auch häufigere oder verstärkte Sturmfluten zu den möglichen Folgen des Klimawandels in Küsten- und Ästuargebieten gehören. Die Folgen extremer Sturmfluten hinsichtlich Häufigkeit, Intensität und Verweildauer für den Hochwasser- und Küstenschutz sollen abgeschätzt werden, um mögliche Katastrophen abzuwenden. An diesem BMBF Verbundprojekt sind das Leichtweiß - Institut für Wasserbau der TU Braunschweig (LWI), das Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (fwu) an der Universität Siegen, der Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (LSBG) Hamburg und die TU Hamburg Harburg beteiligt. Die BAW ist Partner im Teilprojekt 1: Extreme Sturmfluten (Risikoquellen). Eine ausführliche Beschreibung des Projektes findet man unter http://www.xtremrisk.de/. Bedeutung für die WSV: Die BAW führt im Rahmen von Untersuchungen zu z. 8. Fahrrinnenanpassungen Simulationen und Analysen von Sturmfluten im Bereich der Seeschifffahrtsstraßen durch. Erkenntnisse aus dem Projekt XtremRisk werden der WSV helfen die Bundeswasserstrassen auf die möglichen Folgen des Klimawandels bei Extremereignissen wie Sturmfluten vorzubereiten. Untersuchungsmethoden: Im Rahmen von XtremRisk wird vom Projektpartner LSBG eine extrem hohe Sturmflut synthetisch zusammengesetzt und ein Wasserstandsverlauf für den Elbmündungsbereich bei Cuxhaven entwickelt. Außerdem werden Sturmflutszenarien aus dem KFKI Projekt MUSE, die von BSH und DWD in der Nordsee modelliert wurden, untersucht. Durch Vorgabe der Wasserstandsverläufe in der Elbmündung, der dazugehörenden Windentwicklung über der Elbe sowie der Vorgabe des Oberwasserzuflusses in die Elbe können bei der BAW diese synthetischen Sturmflutszenarien in der Elbe modelliert werde. Hierzu wird das hydrodynamische numerische Modell UnTRIM2004 (Casulli, V. und R. Walters, 2000 bzw. BAW, 2004) eingesetzt. Im Anschluss kann sowohl der zeitliche Verlauf des Wasserstandes an Orten von Interesse als auch die Analyseergebnisse Sturmflutscheitelwasserstand HW, Eintrittszeit des Sturmflutscheitelwasserstandes tHW und Dauer hoher Wasserstände DHW (LZKWF - BAW-Methoden-Wiki) an die Projektpartner weitergegeben werden. Zur Einordnung der Ergebnisse werden ergänzend Sensitivitätsuntersuchungen durchgeführt. Hierfür wird z.B. der Einfluss der Salzgehaltsverteilung im Ästuar auf die Sturmflutscheitelwasserstände betrachtet. Mit den Wasserstandszeitreihen aus dem Elbe -Modell der BAW betreibt anschließend der Projektpartner TU Harburg Ausschnittsmodelle der Elbe. Der Sturmflutscheitelwasserstand wird von LSBG und fwu für die statistische Bestimmung der Eintrittswahrscheinlichkeit dieser synthetischen Sturmflut verwendet.
Das Projekt "Teilprojekt 5: Berechnungsverfahren zur Beschreibung von Strömungsprozessen unter Berücksichtigung von mobilen und formveränderlichen Buhnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IHU Gesellschaft für Ingenieur-, Hydro- und Umweltgeologie mbH durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes 1 müssen neben den anlagentechnischen und bautechnischen Grundlagen auch die hydraulischen Verhältnisse beim Einsatz von textilen, formveränderlichen Buhnen in Verbindung mit Wasserkraftanlagen erforscht werden. Das Gesamtziel des Teilprojektes 1.5 stellt die Entwicklung eines Berechnungsverfahrens zur detaillierten Beschreibung der Strömungsprozesse (Ermittlung von Fließgeschwindigkeiten, Fließrichtungen und Wasserspiegellagen) in der Fahrrinne und in den Buhnenfeldern beim Einsatz von mobilen und formveränderlichen Buhnen dar. AP 1.5.1 Anforderungsanalyse der hydraulischen Verhältnisse (M1) AP 1.5.2 Erstellung eines Messkonzeptes zur Erfassung aller relevanten Daten des Strömungsraumes (M2) AP 1.5.3 Analyse der natürlichen Gegebenheiten am Standort des physikalischen Modellversuchs und am Referenzstandort (M2-M9) AP 1.5.4 Aufbau und Einsatz eines hydraulischen Modells zur Berechnung von hydraulischen Zuständen (M4-M7) AP 1.5.5 Analyse der natürlichen Gegebenheiten am Standort des physikalischen Modellversuchs unter Berücksichtigung der Miniaturbuhnen und deren Formveränderungsverhalten (M10-14) AP 1.5.6 Analyse der natürlichen Gegebenheiten am Referenzstandort unter Berücksichtigung der textilen Versuchsmuster und deren Formveränderungsverhalten (M20-M25) AP 1.5.7 Berechnung und Auswertung von Abflusszuständen bzw. Szenarien (M27-M28) AP 1.5.8 Verifizierung der Ergebnisse der Variantenberechnung (M29) AP 1.5.9 Evaluierung der Methodik und der Untersuchungsergebnisse (M29-M30) AP 1.5.10 Modellberechnungen zur Verifizierung der hydraulischen Parameter (M31-M34) AP 1.5.11 Analyse der hydraulischen Parameter am Referenzstandort unter Berücksichtigung der textilen Versuchsmuster bei gleichzeitigem Einsatz der Wasserkraftanlagen (M28-M31) AP 1.5.12 Begleitung der Methodik und der realisierten Anlagen zur weiteren Optimierung des System (M22-M34).
Das Projekt "Vorhaben 4: Erfassung der Veränderungen des hydrologischen Systems: Sedimenthaushalt, Morphologie und Anpassungsoptionen für Schifffahrt und Wasserstraßen - Projekt 4.04: Ermittlung von Mindestfahrrinnenbreiten für eine sichere und leichte Schifffahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Ziel dieses Projekt ist es, die Schifffahrt auch bei Niedrigwasser zu erhalten, und dabei eine sichere und leichte Navigation zu ermöglichen. Hierfür werden Anpassungsoptionen analysiert und fahrdynamisch untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der minimalen Fahrrinnenbreite für eine sichere und leichte Schifffahrt. Besonders durch die Anpassungsoption Fahrrinne in der Fahrrinne' können durch Ausnutzung vorhandener Übertiefen im Rahmen der nautischen Möglichkeiten heutiger Schiffe und durch die Begrenzung auf Mindestbreiten die Kosten für die Tieferunterhaltung verringert werden. Die Mindestbreiten werden mit Hilfe eines fahrdynamischen Modells bestimmt, das zunächst um die Instabilität des Schiffspfades, die verminderte Ruderwirkung bei geringen Wassertiefen, um moderne Steuereinrichtungen, Autopiloten und verbesserte Informationssysteme auf zukünftigen Schiffen ergänzt wird. Der Einfluss von menschlichen Fähigkeiten und evtl. häufigere Fahrfehler durch erhöhte Anforderungen in Engpässen wird durch den sogenannten human factor erfasst. Erkenntnisse dieser Untersuchungen dienen als Entscheidungsgrundlage für die Planung und Umsetzung zukünftiger Maßnahmen.
Das Projekt "Vorhaben 3: Erfassung der klimabedingten Änderungen und der Betroffenheit des Gewässerzustandes (morphologisch, qualitativ, ökologisch) und Anpassungsoptionen für Schifffahrt und Wasserstraßen - Projekt 3.03: Einfluss von klimabedingten Änderungen auf den Sedimenthaushalt der Nordsee-Ästuare" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Klimatische Veränderungen werden die Morphodynamik und den Sedimenthaushalt der deutschen Nordseeästuare von Elbe, Weser und Ems beeinflussen. Für das Management des Verkehrsträgers 'Wasserstraße' bedeutet dies eine weitergehende Herausforderung bei der Sicherstellung der für die Schifffahrt erforderlichen Fahrwassertiefen sowie bei der Erhaltung und Verbesserung des gegenwärtigen ökologischen Zustands dieser Ästuare. Damit ist Klimawandel ein Schlüsselthema für ganzheitliche Strombau- und Sedimentmanagementkonzepte. Übergeordnetes Ergebnis dieses Projekts ist ein verbessertes Verständnis der Transportprozesse und der naturräumlichen Randbedingungen unter zukünftig veränderten klimatischen Bedingungen und deren kumulative Wirkung auf die Sedimentdynamik. Im ersten Arbeitsschritt wird dieses Projekt den gegenwärtigen Zustand der ästuarinen Sedimenthaushalte von Elbe, Weser und Ems auf Basis langjähriger Naturmessdaten beschreiben sowie bereits bestehende morphologische Tendenzen identifizieren. Anschließend wird der mögliche Einfluss klimarelevanter Wirkfaktoren auf die Sedimentdynamik quantifiziert. Besonderes Interesse gilt hierbei der kumulativen Wirkung bei erhöhter Häufigkeit und Intensität von hydrologischen und meteorologischen Extremereignissen. Diese neue Wissensgrundlage geht ein in die Entwicklung von Projektionen klimabedingter Änderungen der ästuarinen Sediment- und Morphodynamik in den Nordseeästuaren von Elbe, Weser und Ems.
Das Projekt "Untersuchungen zum Widerstandsverhalten von schnellen Schiffen bei veränderter Bodentopologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH durchgeführt. Im Projekte wird der Einfluss der Wassertiefe auf den Widerstand von Monohulls (Halbgleiter und Gleiter) bei Froudezahlen von 0.8 größer Fn größer 1,3 untersucht. Dafür sind Modellversuche bei systematischer Variation der Wassertiefe und instationären Änderungen der Bodentopologie, wie Schwellen und Stufen, vorgesehen. Weiterhin sollen vorhandene Rechenmodelle, wie potenzialtheoretische und RANSE-Solver, auf die Verwendbarkeit zur Betrachtung der Problematik untersucht werden. Die Ergebnisse der numerischen Berechnungen sollen dann durch die Modellversuchsergebnisse validiert werden. Eine Empfehlung für die praktische Anwendung einer CFD-Methode ist zu erarbeiten. Dazu soll in der SVA Potsdam eine Versuchstechnologie etabliert werden, die Flachwasserversuche über ein großes Spektrum an Wassertiefen und Geschwindigkeiten sowie bei Variation der Bodentopologien und eine hohe Flexibilität des Versuchsumfanges ermöglicht. Dazu soll die Außenrinne der SVA Potsdam (200 m x 3 m x 3,5 m) genutzt werden.
Das Projekt "Vorhaben 4: Erfassung der Veränderungen des hydrologischen Systems: Sedimenthaushalt, Morphologie und Anpassungsoptionen für Schifffahrt und Wasserstraßen - Projekt 4.02: Klimaprojektionen für Sedimenthaushalt und die Flussbettentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist es, die Auswirkungen der potenziellen Klimaänderungen auf den natürlichen Feststofftransport an den Bundeswasserstraßen zu ermitteln und zu bewerten. Neben dem Abfluss sind der Sedimenthaushalt und die Entwicklung des Gewässerbettes für die Schiffbarkeit der Binnenwasserstraßen entscheidend. Dabei erfordern sowohl Anlandungstendenzen, als auch großräumig/langfristige defizitäre Flussbettentwicklungen ein aktives Sedimentmanagement. Mögliche großskalige Änderungen haben Einfluss auf die Fahrrinnentiefen und auf den für ihre Gewährleistung notwendigen Unterhaltungsaufwand. Um die Mittel für eine gesteigerten Unterhaltung abschätzen zu können, aber auch als Grundlage für geeignete Anpassungsoptionen, werden mit Hilfe morphodynamischer Modellierung die Bandbreiten der klimabedingten Änderungen von Flussbett und Wasserspiegel für die freifließenden Flussstrecken von Rhein und Elbe berechnet. Hierfür werden Niederschlag-Abflussmodellierungen berücksichtigt, um die Auswirkungen auf Sedimentfrachten, Sohl- und Wasserspiegeländerungen sowie auf die Substratzusammensetzung zu erfassen und räumlich/zeitlich darzustellen. Neben den Projektionen zur potenziellen Änderung des Feststoffhaushaltes und der Flusssohle wird für den Referenzzeitraum die Datenverfügbarkeit bezüglich sedimentologischer Detaildaten für andere Projekte (z. B. Güte und Ökologie) gewährleistet.
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| Bund | 14 |
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| Boden | 11 |
| Lebewesen & Lebensräume | 11 |
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