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Bau einer Flutmulde bei Rees - Hydronumerische Modelluntersuchungen begleiten die Baumaßnahmen

Etwa 20 km vor der deutsch-niederländischen Grenze fließt der Niederrhein von Süden in einer scharfen Kurve nach Westen. Am Ende dieses Reeser Rheinbogens liegt bei Rhein-km 837 die kleine namensgebende Stadt Rees unmittelbar am rechten Flussufer. Die Stadtmauern widerstehen hier seit Jahrhunderten den Fluten des Stroms. Wegen des eingeengten Flussquerschnitts haben insbesondere extreme Hochwasser in der Vergangenheit eine tiefe Erosion der Rheinsohle von mehreren Metern verursacht. Ein im Jahr 1998 begonnener Kolkverbau verhindert die weitere Tiefenerosion. Aber um das Problem nachhaltig zu beherrschen, hat die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) bereits in den 1990er-Jahren mit der Planung einer Flutmulde begonnen. Die Planungsarbeiten für die Flutmulde erstreckten sich über nahezu zwei Jahrzehnte und wurden durch umfangreiche Modelluntersuchungen der BAW begleitet. Zu Beginn der 1990er-Jahre galt es zunächst, aus verschiedenen möglichen Varianten den optimalen Korridor für die Trassierung der Flutmulde auszuwählen. Die nun im Bau befindliche Flutmulde durchsticht den Reeser Rheinbogen mit einer Breite von 150 m bis 180 m linksrheinisch auf einer Länge von rund 3 km. Der Rhein erhält dadurch einen gewaltigen Nebenarm, der ab einem Wasserstand von 80 cm über Mittelwasser zur Entlastung des Hauptstroms führt. Der Zustrom zur Flutmulde wird durch eine stromaufwärts gelegene Überlaufschwelle geregelt. Bei extremem Hochwasser steigt der Abfluss durch die Flutmulde auf rund 18 % des Gesamtabflusses im Rhein an. Hierdurch wird die Erosion in diesem Rheinabschnitt vor den Stadtmauern von Rees deutlich gemindert. Außerdem wird bei extremen Hochwasserereignissen der Wasserspiegel um etwa 10 cm abgesenkt. Die Baukosten liegen bei 50 Millionen Euro, an denen sich das Land Nordrhein-Westfalen mit 4 Millionen Euro beteiligt. Neben der hydraulischen Funktion mussten insbesondere ökologische Vorgaben berücksichtigt werden, um die ökologisch hochsensiblen Naturräume nicht zu beeinträchtigen. Denn die Flutmulde liegt nicht nur in einem Landschaftsschutzgebiet des Kreises Kleve und einem Naturschutzgebiet des Kreises Wesel, welches zwei Fauna-Flora-Habitat-Areale beinhaltet, sondern gehört auch zum EU-Vogelschutzgebiet und dem 'Feuchtgebiet von internationaler Bedeutung Unterer Niederrhein' (RAMSAR-Konvention, UNESCO). Um dieser Bedeutung gerecht zu werden, wird die Flutmulde naturnah gestaltet, soweit dies mit der wasserbaulichen Funktion und der Standsicherheit des Bauwerks vereinbar ist. So werden im Umfeld der Nebenrinne Feuchtwiesen geschaffen und die Ufer durch die initiale Anpflanzung von Röhricht in ingenieurbiologischer Bauweise gesichert. Text gekürzt

Wurzeln einer Weidenspreitlage im Testbecken 2021 - Roots of willow bush mattress in a test basin in 2021

Im Jahr 2021 wurde im Versuchsbecken der BAW eine Weidenspreitlage eingebaut. Nach einer 23-wöchigen Wachstumsphase wurden Zugversuche an Einzelwurzeln und Wurzelbündeln und Wurzelaufgrabungen durchgeführt. In 2021, a willow bush mattress was installed in a test basin. After a 23-week growth phase, tensile tests were carried out on individual roots and root bundles, and roots were excavated.

Verbundlabor "Umweltverhalten von Polymeren in Boden-Gewässer-Vegetationskompartimenten

Ziel des Vorhabens ist die deutliche Verbesserung der Geräteausstattung des Verbundlabors zur Untersuchung des Umweltverhaltens von anthropogenen Stoffen in Gewässer-, Boden- und Vegetationskompartimenten. Ausgehend von aktuellen Forschungsprojekten steht das Umweltverhalten von Polymeren, insbesondere Mikroplastik im Fokus. Die neuen Geräte sollen von verschiedenen Akteuren genutzt wer-den, neben forschungsstarken Professuren, Nachwuchsforschende, wissenschaftliche Mitarbeitende und Promovierende, die in Projekten zu Mikroplastik, Bodenkunde, Wasserwesen und Vegetationstechnik tätig sind. Mit der Forschung zur Mikroplastik, der Entwicklung der Mikroplastikanalyse durch Elektroseparation in Verbindung mit der Differenzkalorimetrie und eines neuen Herstellverfahrens für Mikroplastikstandards und -referenzmaterialien hat die HTWD bereits ein Alleinstellungsmerkmal erreicht, was sich in Patenten und Publikationen widerspiegelt. Die Geräteauswahl ist primär auf die Weiterentwicklung der Mikroplastikforschung und ihrer Anwendungsbreite ausgerichtet, soll aber ebenso Projekte zur Untersuchung anderer anthropogener Stoffe und zum Umweltverhalten von Polymerwerkstoffen fördern. Die Mikroplastik-Verbundforschung der HTWD wurde ausgehend von fakultätsübergreifenden Lehrangeboten entwickelt und bildet den Kern des Verbundlabors, dessen Gründung die Hochschulleitung initial durch Sondermittel unterstützt hat. Mikrowellenaufschluss, Durchflusszentrifuge, TED-GC-MS, Durchflusszytometer und Thermowaage sollen nun vorhandene Lücken in der Probenvorbereitung und -aufbereitung schließen, neue Möglichkeiten für die Analytik bei hohem Probendurchsatz bieten und verbesserte Nachweisgrenzen für Mikro- und Nanoplastik ermöglichen. Der Ausbau stärkt die Umweltforschung im Bereich Materialforschung, Böden, Wasser und Vegetation, um das Verhalten anthropogener Stoffe in komplexen Umweltkompartimenten besser zu verstehen und die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt sinnvoll zu gestalten. Die synergistische, fakultätsübergreifende Forschung zu Fragen der produktiven Land- und Gewässernutzung, der Energieproduktion, der Kontamination von Böden und Gewässern und der Rolle der Vegetation als anzeigendes, verbindendes und gestaltendes Element soll neue Erkenntnisse und Technologien für eine nachhaltige Entwicklung generieren. Eine moderne analytische Ausstattung ist dazu unerlässlich. Deren Beschaffung übersteigt die Möglichkeiten der Hochschule und kann nicht auf anderem Weg finanziert werden. Die HTWD kann durch die beantragte Ausstattung Alleinstellungsmerkmale weiterentwickeln und die Vorteile der fakultätsübergreifenden Kooperation demonstrieren. Offenheit zur interdisziplinären Zusammenarbeit ist ebenso gelebte Praxis wie die Berücksichtigung neuer Schwerpunkte und aktueller Trends, eine bevorzugte Förderung junger Wissenschaftler und Begleitung durch Maßnahmen für chancengerechte Forschung, um eine nachhaltige Zukunftsfähigkeit zu gewährleisten.

Naturnahes Regulierungskonzept Lungitzbach

Die moderne Landwirtschaft wird den an sie gestellten Anforderungen der Landschaftspflege immer weniger gerecht. Dies wird bei den Problemen der Flusserhaltung deutlich. Mangelnde Unterhaltungsarbeiten fuehren zu weitgehenden Uferschaeden. Ziel der Arbeit war es, die diversen Schadensursachen aufzuzeigen und Sanierungskonzepte zu erarbeiten. Unter hydraulischen Modellrechnungen wurden Abflussverhaeltnisse simuliert. Als Voraussetzung hierfuer wurde die Erhaltung und Stabilisierung des Flusslaufes in seiner derzeitigen Form angenommen. Zur Uferstabilisierung wurden verschiedene Arten des Lebendverbaues vorgeschlagen. Die vorliegenden Ergebnisse werden zur Zeit baulich umgesetzt. Sie wollen zu einem Umdenken im derzeit ueblichen technischen Flussbau fuehren.

Analyse der Ursachen / Prozesswirkungsketten der rezenten Zunahme von Bodenerosionserscheinungen in Einheiten der hochmontanen bis alpinen Stufe an ausgewählten Testgebieten in Westösterreich

Erforschung des Faktorenkomplexes der Ursachen rezenter Zunahmen der Bodenerosion auf waldfreien Standorten in alpinen Einzugsgebieten der hochmontanen bis alpinen Stufe in Westösterreich. Verbesserung des Prozessverständnisses und Abschätzung möglicher zukünftiger Szenarien der Erosionsentwicklung unter dem Aspekt sich ändernder Klimabedingungen (z.B. Häufung meteorologischer Extreme, geänderte Ausaperungsbedingungen, Häufung von Bodenlawinen etc.). - Ableitung von Methoden zur Früherkennung und Prognose der Erosionsentwicklung. Die Früherkennung von instabilen Hangbereichen ist ein zentrales Thema in der Gefahrenprävention. - Abklärung der Bedeutung dieser rezenten Bodenerosion für die Geschiebeentwicklung in Wildbacheinzugsgebieten. Unter welchen Bedingungen ist mit einer erhöhten Geschiebebereitstellung zu rechen? - Schaffung einer Basis für die Ableitung / Anpassung / Entwicklung von einfachen, kostengünstigen und trotzdem dauerhaften Sanierungsverfahren in der Praxis (für WLV, Zivilingenieure, das Feld der Ingenieurbiologie, etc.), z.B. unter Weiterentwicklung des Ansatzes von Florineth, Mittendrein und Stern aus dem Jahr 2002 oder Adaptierung des für die Stabilisierung extrem skelettreicher und verarmter Standorte entwickelten Ansatzes von Schaffer et al. (2006).

Aufwertung von Restbiomasse durch Anreicherung mit nützlichen Mikroorganismen - neue Ansätze für die Produktion von Recycling-Düngern

Stickstoffreduzierte Nährstoffversorgung bei heranwachsenden Schweinen: Ein Beitrag zur Ressourcenschonung und Verbesserung der Robustheit

Eine effiziente, tiergerechte und umweltschonende Schweineproduktion ist sowohl für die öffentliche Akzeptanz als auch für die Nachhaltigkeit der Schweinefleischerzeugung von erheblicher Bedeutung. Aufgrund der Vorgaben der neuen Düngeverordnung besitzt dabei der Aspekt der Effizienz der Nährstoffverwertung (Synonym Nährstoffeffizienz) einen besonderen Stellenwert. Grundsätzlich hängt die Höhe der Stickstoff-(N) Ausscheidung von der Qualität und Menge des angebotenen Futters und von der Effizienz des Tieres ab, die essentiellen Nährstoffe für Erhaltung und Leistung umzusetzen. Eine zentrale Bedeutung besitzt dabei die Qualität (Aminosäurenmuster) und die praecaecale Verdaulichkeit des Rohproteins (XP). Die NAusscheidungen der Schweine lassen sich durch eine Verminderung des XP-Gehaltes im Futter reduzieren. Es ist jedoch zu vermuten, dass solche Fütterungsstrategien nur bei Schweinen erfolgreich sind, die aufgrund ihres genetischen Potentials effizient das praecaecal verdauliche XP verwerten können. Ohne diese genetische Voraussetzung sind Einbußen in verschiedenen Produktions- und Fitnessmerkmalen zu erwarten, die sich in Form sogenannte Genotyp*Umwelt- (G*U-) Interaktionen nachweisen lassen. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieses Projektes die Verbesserung der genetisch fundierten Nährstoffeffizienz heranwachsender Schweine beim Einsatz N-reduzierter Rationen. Für die Untersuchung möglicher G*U-Interaktionen soll die individuelle Futteraufnahme und Nährstoffeffizienz möglichst exakt gemessen werden. Zudem sollen Merkmale des Tierwohls und der Tiergesundheit unter Berücksichtigung der Immunität und Zusammensetzung des Mikrobioms erfasst werden.?

Fischschutz und Fischabstieg in Österreich

Das Forschungsprojekt verfolgt das übergeordnete Ziel, den Kenntnisstand hinsichtlich der Problematik von flussabgerichteten Fischwanderungen der heimischen Fischfauna an Kontinuumsunterbrechungen, besonders jenen in Verbindung mit Wasserkraftanlagen, zu erweitern. Der Fokus liegt auf der Erarbeitung von fachlichen gewässer- und fischökologischen sowie technischen Grundlagen, mit denen die Bedeutung des Fischabstiegs für die gewässertypischen Fischarten und -populationen unter Berücksichtigung der Zeitkomponente sowie die Notwendigkeit von Maßnahmen und die Entwicklung wirksamer Maßnahmen abgeklärt werden. Diese Maßnahmen werden zu diesem Zeitpunkt noch nicht in dezidierten Stand der Technik-/Sanierungsvorgaben münden. Es sollen entsprechende Lösungsvorschläge für die österreichische Fluss- bzw. Kraftwerkslandschaft erarbeitet werden, wobei sich das Hauptaugenmerk des Projekts auf Kleinkraftwerke bis 10 MW Leistung richtet. Das Projekt fokussiert auf zwei Kernproblemkreise. Zum einen werden Fragestellungen hinsichtlich Fischschutz bearbeitet, zum anderen sollen Notwendigkeit, Möglichkeiten und Varianten zur Gewährleistung des Fischabstiegs an Wasserkraftanlagen geprüft bzw. anhand konkreter Fallbeispiele untersucht werden.

Teilprojekt 6^Teilprojekt 3^Teilprojekt 8^ReWaM - Verbundprojekt In-StröHmunG: Innovative Systemlösungen für ein transdisziplinäres und regionales ökologisches Hochwasserrisikomanagement und naturnahe Gewässerentwicklung^Teilprojekt 4^Teilprojekt 2^Teilprojekt 5, Teilprojekt 1

Die wissenschaftlichen Arbeitsziele des vorliegenden Teilantrags umfasst erstens die Erarbeitung von Grundlagen der komplexen Wechselwirkung zwischen Strömung, Pflanze und Sohlenstruktur, die letztlich die Voraussetzung für ein ökologisch und ökonomisch abgestimmtes Bewuchs-Management im Uferbereich darstellen. Durch hydraulisch-morphologische Modellversuche wird die Veränderung von Gewässersohlenstrukturen in Abhängigkeit der Ufer- bzw. Vorlandvegetation analysiert. Mit Hilfe eines methodischen Ansatzes wird die Bewertung der morphodynamischen Veränderungen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Habitateignung für Makrozoobentos vorgenommen. Die Ergebnisse der Modellversuche fließen in die durch das Verbundprojekt zu entwickelten Handlungsempfehlungen ein. Zweitens werden die Auswirkungen von hydromorphologischen Veränderungen, insbesondere durch ingenieurbiologische Verbauungen, auf die Fischzönosen der Pilotgewässer untersucht. Im Ergebnis sollen belastbare Prognosegrundlagen für die Wirkung einer ökologisch ausgerichteten Gewässerentwicklung auf die biologische Qualitätskomponente Fische entstehen. Eine konkretere Bewertbarkeit von Planungen hinsichtlich ihrer ökologischen Wirksamkeit wird dadurch ermöglicht. Die TUD übernimmt außerdem das wissenschaftliche und administrative Projektmanagement, die Organisation der Öffentlichkeitsarbeit sowie die koordinierte und fristgerechte Berichterstattung an das BMBF und an den Projektträger.

Energiebilanz von alpinen Schutzbauwerken (E-Protect)

Bei alpinen Schutzbauwerken fehlen derzeit Planungsinstrumente um Schutzbauwerke auf ihre ökologischen Auswirkungen und deren Ressourcenverbrauch zu bewerten. Entscheidungen über Bautypen werden daher oft rein aus technischen und ökonomischen Beweggründen entschieden. Es fehlt eine Bewertungsmethode, die es ermöglicht, Bautypen hinsichtlich ihres Ressourcenverbrauchs zu bewerten und zu optimieren. Dabei sollen sämtlichen Lebenszyklen eines Bauwerks berücksichtigt werden. Nur so ist die Bewertung einer Maßnahme hinsichtlich Ökologie und Nachhaltigkeit möglich. Damit könnte in Zeiten des Klimawandels eine Entscheidungssouveränität und eine Kostenwahrheit gewährleistet werden, die nicht nur die monetären sondern auch die Klima- und Umweltkosten beinhaltet.

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