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 "Wechselwirkung Seeschiff/Seeschifffahrtsstraße - Schiffsdynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Die Schiffsführungssimulation wird derzeit und auch zukünftig in erster Linie der Ausbildung von nautischem Personal für die Schifffahrt dienen, wenn die Simulatoranlagen z. B. an Ausbildungseinrichtungen angeschlossen sind. In zweiter Linie werden Schiffsführungssimulatoren von erfahrenem nautischen Personal (z. B. Lotsen, Reedereien) zur Schulung und Weiterbildung genutzt werden, wenn z.B. bauliche Änderungen an den Schifffahrtsstraßen und Hafenanlagen oder die Passage größerer Fahrzeuge in einem Revier geplant sind. Des Weiteren, und für die WSV von herausragender Bedeutung, wird auch zukünftig die Verwendung von bestehenden Simulatoranlagen für eine Fahrrinnenbemessung oder eine Befahrbarkeitsanalyse bestehender Schifffahrtsstraßen stehen. Als ingenieurwissenschaftliche Fragestellung treten hier Forschungs- und Entwicklungskomponenten auf dem Gebiet der Fahrdynamik in den Vordergrund. Der Stand des Wissens bei vorhandenen Schiffsführungssimulatoren ist eher auf die Eignung für die Ausbildung und Weiterbildung nautischen Personals ausgerichtet. Um die Schiffsführungssimulation von der WSV fachlich abgesichert für eine wirtschaftliche Ausnutzung der Wasserstraße (Befahrbarkeitsanalyse) sowie für einen Ausbau (Fahrrinnenbemessung) einsetzen zu können, bedarf es erheblicher Anstrengungen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung, damit zukünftig die heute zur Verfügung stehenden Simulatoren für die Anforderungen der WSV geeignet sind. Die BAW erarbeitete zusammen mit einem auf dem Fachgebiet der Schiffsführungssimulation langjährig erfahrenen und international anerkanntem Nautikexperten in enger Kooperation mit der WSD Nord einen Beitrag zu den Möglichkeiten und Grenzen von Schiffsführungssimulatoren für die Anwendung der Fahrrinnenbemessung. Nach einer Bestandsaufnahme der Leistungsfähigkeit vorhandener Schiffsführungssimulatoren wurde ein Konzept zur Leistungsverbesserung erarbeitet. Des Weiteren wurden auf dieser Basis Empfehlungen für die Küsten-WSDen mit den mittelfristig erforderlichen Arbeitsschritten zur Zielerreichung zusammengestellt, um gemeinsam das weitere Vorgehen zu diskutieren. Das Ziel des Projekts ist die Weiterentwicklung der Schiffsführungssimulation als fachlich abgesichertes Werkzeug für die wirtschaftliche Ausnutzung sowie für die Fahrrinnenbemessung von Schifffahrtsstraßen. Nach einer Informations- und Diskussionsveranstaltung im Februar 2008 wurde das weitere Vorgehen hinsichtlich der Optimierung der Schiffsführungssimulation zum Zweck einer Befahrbarkeitsanalyse und Fahrrinnenbemessung einvernehmlich zwischen BAW und WSV festgelegt. Die BAW sieht vor, das bisher erarbeitete Konzept zur internen Weiterentwicklung der Schiffsführungssimulation für Aufgaben der Befahrbarkeitsanalyse und Bemessung von Seeschifffahrtsstraßen im Rahmen des gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekts von WSV und BAW abzuarbeiten.
Das Projekt "Donau II - Flußbauliches Gesamtprojekt Donau östlich von Wien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau (IWHW) durchgeführt. Der Donauabschnitt zwischen Wien-Freudenau und der Staatsgrenze ist neben der Wachau die letzte freie Fließstrecke der österreichischen Donau. Dieser Donauabschnitt ist gekennzeichnet durch die anhaltende Sohlerosion von derzeit im Mittel ca. 2 cm pro Jahr (trotz Kieszugabe durch Verbund HP). Daraus sowie durch den hohen Verbauungsgrad resultieren Beeinträchtigungen des ökologischen Zustands des Ökosystems Donau sowie des Nationalparks Donauauen. Auch bezüglich der Schifffahrt gibt es Stellen mit unzureichenden Fahrwassertiefen bei Niederwasser und hohem Instandhaltungsaufwand, so dass ein entsprechender Handlungsbedarf zu verzeichnen ist. Das 'Flussbauliche Gesamtprojekt Donau östlich von Wien' hat das Ziel, die Sohleintiefung mit Hilfe von flussbaulichen Maßnahmen im Donauabschnitt Kraftwerk Freudenau bis zur österreichisch- slowakischen Staatsgrenze (Strom-km 1921,0 bis Strom-km 1872,70) hintan zu halten. Aufgrund neuen flussbaulichen Ansätze zur Sohlstabilisierung (Granulometrische Sohlverbesserung) und der Interaktion verschiedener innovativer Maßnahmen (z.B. neue Buhnenformen), wird ein begleitendes integratives, interdisziplinäres Monitoring in den Bereichen Hydrologie, Hydraulik, Sedimenttransport, Geomorphologie, Wasserbau und den verschiedenen Sparten der Ökologie durchgeführt. Dieses Monitoringprogramm hat das Ziel, die Grundlagen für interdisziplinäre prognostische Modelle zu entwickeln und die benötigten Informationen für die Beweissicherung und die Maßnahmenoptimierung zu liefern.
Das Projekt "Vorhaben 4: Erfassung der Veränderungen des hydrologischen Systems: Sedimenthaushalt, Morphologie und Anpassungsoptionen für Schifffahrt und Wasserstraßen - Projekt 4.03: Verkehrswasserbauliche Regelungs- und Anpassungsoptionen an klimabedingte Veränderungen des Abflussregimes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist es, mögliche wasserbauliche und wasserwirtschaftliche Maßnahmen zu identifizieren und zu bewerten, mit denen in klimabedingt häufiger und länger anhaltenden Niedrigwasserperioden Mindestfließtiefen für die Schifffahrt in frei fließenden Wasserstraßen garantiert werden können. Hierfür wird zunächst der heutige Gewässerzustand analysiert, um die vorhandenen Fließtiefen bei verschiedenen Niedrigstwasserstände zu bestimmen und zu bewerten. Schwachstellen des Systems werden identifiziert, erforderliche Ausbau- und Regelungsmaßnahmen konzipiert und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet.
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 "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 "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 "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.
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 "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.
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| Förderprogramm | 14 |
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