Das Projekt "Weiterentwicklung BASEMENT" wird/wurde gefördert durch: Bundesamt für Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesamt für Umwelt.BASEMENT ist eine Software zur hydro- und morphodynamischen Simulation und dient als Modellierungswerkzeug für die Gefahrenbeurteilung sowie die Dimensionierung von Hochwasserschutzmassnahmen. Sie ist frei erhältlich (Freeware). Die heutige Version der Simulationssoftware BASEMENT besteht aus zwei Modellen, dem 1D Modell BASEchain und dem 2D Modell BASEplane. Nebst der Berechnung des Abflusses kann mit der Software auch Sedimenttransport simuliert werden. Weiter besteht die Möglichkeit zur Modellkopplung von Berechnungsgebieten unterschiedlichen Typs (1D und 2D), wodurch eine optimale Anpassung des Modells an lokale Gegebenheiten ermöglicht wird. Mit der Version 2.0 (seit Mitte 2010) hat BASEMENT eine einfache graphische Benutzeroberfläche, welche eine einfachere Konfiguration der Modelle ermöglicht. Die aktuelle Version 2.7 wurde im Februar 2017 veröffentlicht. Aufgrund der steigenden Anforderung an effiziente Berechnungen, insbesondere grossräumige 2D Simulationen und Simulationen mit Sedimenttransport, wird die Software seit 2017 komplett überarbeitet. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung der neuen Generation der Software liegt auf effizienten Berechnungsverfahren. Die neue Version 3.0 ermöglicht die Verwendung von Grafikprozessoren (GPUs) und wird voraussichtlich in der 2. Jahreshälfte 2018 veröffentlicht. Ziele der Weiterentwicklung 2018-2023: Die bisherigen Anforderungen an BASEMENT sollen nun etwas weiter gefasst werden. Das Modell soll ebenfalls die Morphodynamik, also die Veränderung von ganzen Flussabschnitten unter verschiedenen Randbedingungen, abbilden können. Zudem sollen auch der Einfluss des Vegetationswachstums auf den Abfluss und den Sedimenttransport (Vegetationsdynamik) sowie die Dynamik von Lebensräumen (Habitatsdynamik) simuliert werden können. Diese neuen Anforderungen sollen dazu beitragen, die Betrachtungsweise vermehrt weg von funktionalen Modellaspekten auf die Zusammenhänge und Prozesse im Fliessgewässer zu lenken. Projektziele: Bereitstellung eines Werkzeugs für die flussbauliche Planung sowie zur Beurteilung der Hochwassergefährdung und morphologischer Veränderungen bei Fliessgewässern.: - BASEMENT ist auf Schweizerische Verhältnisse abgestimmt und unterstützt die Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben im Bereich Hochwasserschutz und Revitalisierung. - Wissenschaftliche und praxisbezogene Entwicklung zur verbesserten numerischen Modellierung von Flussgebieten. - Bereitstellung eines Modellierung-Werkzeuges für die Gefahrenbeurteilung sowie die Dimensionierung von Hochwasserschutzmassnahmen. - Kombinierte Betrachtung der hydrodynamischen Prozesse, des Sedimenttransports sowie morphologischer Veränderungen. - Schaffung der Voraussetzung zur Simulation möglichst aller relevanten Gefahrenprozesse (z.B. Seitenerosion).
Das Projekt "Bewertung des Sedimenttransports unter dem Einfluss winderzeugter Wellen an 5 Tagebaurestgewässern" wird/wurde gefördert durch: Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik, Professur für Wasserbau.Im Zuge der Rekultivierung der Tagebaufolgelandschaften in ehemaligen Braunkohleabbaugebieten in Form von Seen können Belastungszustände auftreten, die kurz- oder langfristig signifikante Veränderungen an den Uferbereichen (über- und unterwasserseitig) bewirken. Ein Teil der Veränderungen resultiert aus den Einwirkungen windinduzierter Wellen und Strömungen auf die Ufer der Tagebauseen sowie der damit in Zusammenhang stehenden Umlagerung von Sedimenten auf und vor den Böschungen. Die Gewährleistung der Böschungsstandsicherheit sowie die Prognose potenzieller Sedimentumlagerungsbereiche (Erosion oder Akkumulation) während und nach Abschluss der Befüllung stellen deshalb aktuell besondere Planungsschwerpunkte im Rahmen der Tagebausee-Entwicklung dar. Sedimentumlagerungsprozesse können auch Relevanz für geplante Nutzungen in den Tagebaufolgeseen besitzen und fallweise negative Auswirkungen haben. Vor diesem Hintergrund sind innerhalb des Projekts Sedimentumlagerungsprognosen für fünf Tagebaurestgewässer des Bereichs 'Nordraum' in der brandenburgischen Lausitz durchzuführen.
Das Projekt "Untersuchung von Prognosefähigkeit von mehrdimensionalen Feststofftransportmodellen an spezifischen Fragestellungen aus dem Flussbau" wird/wurde gefördert durch: scapos AG / Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau / Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Wasserbau.Bei den durch die BAW durchgeführten Untersuchungen zur Wirkungsweise flussbaulicher Maßnahmen muss zunehmend die morphodynamische Flussentwicklung einbezogen werden. Darüber hinaus ist eine räumliche Betrachtung der Phänomene in vielen Fällen auf Grund des komplexen Zusammenspiels zwischen Hydrodynamik und Morphodynamik unabdingbar. Gegenüber hydraulischen Modellen mit beweglicher Sohle bieten mehrdimensionale numerische Feststofftransportmodelle (FT-Modelle) den Vorteil eines geringeren Aufwandes. Mehrdimensionale FT-Modelle, welche zur Lösung von instationären großskaligen Problemen benutzt werden können, haben heute bereits einen beachtlichen Entwicklungsstand erreicht. Allerdings setzt eine erfolgreiche Anwendung dieser Verfahren ein grundlegendes Verständnis der physikalischen Phänomene sowie große Erfahrung auf dem Gebiet der numerischen Modellierung voraus. Dies ist bedingt durch die Vielfalt und enorme Komplexität der morphodynamischen Phänomene (insbesondere durch die Rückkopplungsprozesse zwischen Strömung und sich umlagernder Sohle) und durch deren phänomenspezifische Beschreibung mittels semi-empirischer Gleichungen. Zur numerischen Abbildung der physikalischen Prozesse sind strukturelle Vereinfachungen unumgänglich. Während die Überprüfung von rein hydrodynamischen Modellsystemen an bekannten analytischen Lösungen durchgeführt werden kann, fehlen diese für komplexere morphodynamische Prozesse. Die Zuverlässigkeit dieser Modellklasse ist daher an die Verifikation und Validierung durch Fallstudien und an die Erfahrung des Programmentwicklers gebunden. Verifikation, Validierung und Kalibrierung der Modelle müssen daher sehr sorgfältig und ausführlich durchgeführt werden. Für die BAW ist der Nachweis der Anwendbarkeit und der Grenzen für die praxisrelevanten Fragestellungen zu erbringen. Zentral ist dabei die Frage, mit welcher Sicherheit FT-Modelle bei welchen Fragestellungen zur Prognose von Sohlentwicklungen eingesetzt werden können. Ziel des Projektes ist es, die Eignung numerischer FT-Modelle zur Abbildung grundlegender morphologischer Prozesse anhand von Messungen aus Labormodellen zu beurteilen. Als Ergebnis werden Weiterentwicklungspotenziale sowie eine beschleunigte Einführung der mehrdimensionalen FT-Modelle im Rahmen der Projektarbeit erwartet. Dafür werden folgenden Untersuchungsschwerpunkte verfolgt: - Untersuchungen an Labormodellen mit beweglicher Sohle für die Herstellung von geeigneten Messdatensätzen zur Standard-Verifikation von FT-Modellen. - Verifikation bestehender FT-Modelle anhand geeigneter Messdatensätze. Ziel ist es, die Anwendbarkeit und Grenzen der Modelle aufzuzeigen. Dazu gehört auch die Einschätzung der erreichten Genauigkeit mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung. - Weiterentwicklung bestehender FT-Modelle in Zusammenarbeit mit Universitäten. Die Mängel sollen entsprechend ihrer Projektrelevanz behoben werden.
Das Projekt "WTZ China SPLASH: Entwicklung eines Entscheidungshilfesystems zur nachhaltigen und umweltgerechten Küstenplanung auf der Halbinsel Shandong, China" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: tian-Albrechts-Universität zu Universität zu Kiel, Forschungs- und Technologie-Zentrum Westküste.Ziel ist die Entwicklung und Anwendung eines Entscheidungshilfesystems (Decision Support System - DSS) zur Unterstützung der nachhaltigen Raumentwicklung der Nordküste der Halbinsel Shandong, China. Das modulare System integriert Datenbank, numerische Modelle für Strömung, Seegang, Sedimenttransport und Morphodynamik, Modellergebnisse sowie Entscheidungsebenen zur Evaluation von Ergebnissen, die in der Synthese zu Handlungsempfehlungen als Hilfestellung bei der Küstenraumplanung führen. Szenarien zur Wirkung schwerer Stürme und eines beschleunigten Meeresspiegelanstiegs auf die Küste werden simuliert, bewertet und eine Karte zu hydrodynamischen Belastungen und Vulnerabilität von Küstenzonen erstellt. Der besondere wissenschaftliche Nutzen liegt in der Erarbeitung fortschrittlicher Verfahren, Daten raumauflösender Radarsysteme zur Entwicklung von Küstenraummodellen einzusetzen und die Gewinnung von Naturdaten aus starker abgelegenen Regionen weltweit durch Techniken der Fernerkundung (Remote Sensing) kostengünstiger und effizienter zu gestalten. Hydrodynamischmorphodynamische Modelle und ein begleitendes Datenbanksystem werden entwickelt, vorhandene Daten und Kartenmaterial ausgewertet, neue Daten aus Messungen (WERA-Radar, ADCP, CTD) und Beprobungen von Wasser und Sediment gewonnen. Das DSS wird entwickelt und angewendet für Szenarien zur Hydrodynamik, Morphodynamik, Küstenentwicklung und Küstenraumplanung. Der Wissenstransfer erfolgt durch Lehre und Trainingsmodule.
Im Projekt 3.03 des Forschungsprogramms KLIWAS wird der Einfluss klimabedingter Änderungen auf den Sedimenthaushalt und die Morphodynamik der deutschen Nordseeästuare von Elbe, Ems und Weser untersucht. Ästuare sind dynamische Systeme, und es gibt eine Vielzahl von Sedimenttransportprozessen und naturräumlichen Randbedingungen, die Einfluss auf den Sedimenthaushalt eines Ästuars nehmen. Das Wissen über die Prozesse im Einzelnen sowie das gesamte Wirkungsgefüge ist unvollständig und mit großen Unsicherheiten behaftet. In diesem Bericht wird ein Sedimenttransportprozess, nämlich der sohlgebundene Sedimenttransport von ästuarinen Transportkörpern am Beispiel der Tideelbe, beschrieben. Ausgewertet werden Geometrie, Transportrichtung und Wandergeschwindigkeit der Transportkörper sowie der mögliche Einfluss, den Klimaänderung auf diesen ästuarinen, transportkörpergebundenen Geschiebetransport an der Gewässersohle haben können. Im besonderen Fokus der Untersuchungen steht der Einflussfaktor „Oberwasserzufluss“. Der Zusammenhang zwischen Oberwasserzufluss und Transportkörperdynamik stellt darüber hinaus einen allgemeinen Beitrag zum Systemverständnis der Tideelbe dar. Neben den eigenen Untersuchungen an Transportkörperstrecken zwischen Elbe-km 644,9 und 646,05 sowie Elbe-km 685,5 und 689,8 werden die Ergebnisse weiterer Studien zur Transportkörperdynamik der Tideelbe zusammengefasst und mit den eigenen Untersuchungsergebnissen in Kontext gesetzt.
Im Projekt 3.03 des Forschungsprogramms KLIWAS wird der Einfluss klimabedingter Änderungen auf den Sedimenthaushalt und die Morphodynamik der deutschen Nordseeästuare von Elbe, Ems und Weser untersucht. Ästuare sind dynamische Systeme, und es gibt eine Vielzahl von Sedimenttransportprozessen und naturräumlichen Randbedingungen, die Einfluss auf den Sedimenthaushalt eines Ästuars nehmen. Das Wissen über die Prozesse im Einzelnen sowie das gesamte Wirkungsgefüge ist unvollständig und mit großen Unsicherheiten behaftet. In diesem Bericht wird ein Sedimenttransportprozess, nämlich der sohlgebundene Sedimenttransport von ästuarinen Transportkörpern am Beispiel der Tideelbe, beschrieben. Ausgewertet werden Geometrie, Transportrichtung und Wandergeschwindigkeit der Transportkörper sowie der mögliche Einfluss, den Klimaänderung auf diesen ästuarinen, transportkörpergebundenen Geschiebetransport an der Gewässersohle haben können. Im besonderen Fokus der Untersuchungen steht der Einflussfaktor „Oberwasserzufluss“. Der Zusammenhang zwischen Oberwasserzufluss und Transportkörperdynamik stellt darüber hinaus einen allgemeinen Beitrag zum Systemverständnis der Tideelbe dar. Neben den eigenen Untersuchungen an Transportkörperstrecken zwischen Elbe-km 644,9 und 646,05 sowie Elbe-km 685,5 und 689,8 werden die Ergebnisse weiterer Studien zur Transportkörperdynamik der Tideelbe zusammengefasst und mit den eigenen Untersuchungsergebnissen in Kontext gesetzt.
Das Projekt "WTZ BRA - Nachhaltiges Umweltmanagement in brasilianischen Häfen - Die Lagune von Patos und der Hafen von Rio Grande" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität der Bundeswehr München, Institut für Wasserwesen.
Das Projekt "Hafen Audit^WTZ BRA - Nachhaltiges Umweltmanagement in brasilianischen Häfen^Numerische hydro- und morphodynamische Modellierung der Sedimentation und Baggerung der Schifffahrtsrinne von Paranagua^Wasser- und Sedimentqualität^Vorhaben: Automatisiertes Monitoring und Detektion von Kurzzeitergebnissen^Aufbau, Wartung und Weiterentwicklung einer 'Stationären FerryBox', Leitantrag - TransporTeilprojekt rozesse, Morphodynamik und Wasserqualität bei Paranaguá" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: tian-Albrechts-Universität zu Universität zu Kiel, Forschungs- und Technologie-Zentrum Westküste.TP 1: Ziel ist die Charakterisierung von Transportprozessen und wichtigen Aspekten der Wasserqualität im Bereich des Hafens/der zentralen Bucht von Paranagua. Im Zentrum steht die Untersuchung der Auswirkungen von Erhaltungsbaggerei, Baggergutverklappung und hafenbedingten Abwasser- und Stoffeinträgen auf die Morphodynamik, Verschlickung und Wasserqualität im Hafenumfeld. Auf Basis von umfangreichen Felduntersuchungen und bestehenden Datensätzen werden physikalische, chemische und biologische Kenngrößen des Wasserkörpers ermittelt und die Bedeutung von Nährstoffemissionen und enterobakteriellen Einträgen auf den Qualitätsstatus des Hafenwassers und der benachbarten Gebiete untersucht. Es werden hochauflösende numerische Modelle zur Simulation der Hydrodynamik, Sedimentdynamik, Morphodynamik und Wasserqualität in der zentralen Bucht von Paranagua entwickelt, auf deren Grundlage Optimierungsstrategien für ein zukünftiges Baggerei- und Emissionsmanagement abgeleitet werden. Die Szenarien bilden die Grundlage für die Entwicklung von Nachhaltigkeitsleitlinien und Monitoringstrategien, welche den regionalen Behörden zur Verfügung gestellt werden.
Das Projekt "Laufentwicklung der Mulde seit 1600 - Physisch-geographische Untersuchung anhand historischer Umweltdaten" wird/wurde gefördert durch: Land Sachsen-Anhalt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Geowissenschaften.Die Mulde entsteht durch den Zusammenfluss von Freiberger und Zwickauer Mulde bei Sermuth (Muldentalkreis, Freistaat Sachsen). Auf ihrer ca. 130 km langen Fließstrecke bis zur Mündung in die Elbe bei Dessau weist sie eine mittlere jährliche Wasserführung von 65 m3/s auf. Das Niederschlagsgebiet aller drei Flüsse umfasst ca. 7200 km2.Wasserbauliche Laufverkürzungen, Uferbefestigungen, Aufstauungen und Eindeichungen prägen den Flusslauf und die umliegende Aue. Langsame, sukzessive Aufweitungen und Eintiefungen des Mittelwasserbettes kennzeichnen eine anthropogen veränderte Morphodynamik, deren sichtbare Phänomene vor allem zahlreiche kleinräumige Ufererosionen und ein übertieftes ungeteiltes Hauptgerinne sind. Der bisherige Forschungsstand zur rezenten und zukünftigen Morphodynamik der Mulde ergibt sich überwiegend aus aktuellen Messungen und Auswertung jüngerer Messreihen. Es ist zu vermuten, dass die erkannten Trends bereits für weiter zurückliegende Zeitabschnitte feststellbar und quantifizierbar sind. Die Benutzung der historischen Quellen der Kartographie und Hydrographie Mitteldeutschlands, die verstärkt seit ca. 1750 entstanden, können ausgezeichnete Voraussetzungen bieten, die aus jüngeren Messreihen erkannten Trends der geomorphologischen und hydrologischen Phänomene der Mulde um 100 bis 200 Jahre weiter zurückzuverfolgen, als das bisher geschehen ist. Durch die angestrebte Ausweitung des Zeitfensters der Erforschung des fluvial-geomorphologischen Geschehens an der Mulde auf ca. 250 Jahre sollen fluviale Entwicklungsintervalle in Reaktion auf neuzeitliche anthropogene Einflüsse besser als bisher erkennbar und quantifizierbar werden, um daraus Aussagen zur zukünftigen Entwicklung ableiten zu können.
Das Projekt "Morphodynamik der Elbe" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Karlsruhe, Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik Theodor-Rehbock-Laboratorium.Dem Verbundforschungsprojekt 'Morphodynamik der Elbe' wird sowohl im Rahmen des Forschungsprogrammes 'Elbe-Oekologie' als auch darueber hinaus eine wichtige Bedeutung beigemessen. Insbesondere die Problematik der anhaltenden Tiefenerosion der Flusssohle in Teilabschnitten der Elbe sowie deren langfristige Auswirkungen sind sowohl fuer die Oekologie als auch fuer die wirtschaftliche Nutzung des Flussgebietes von besonderem Interesse. Wesentliches Ziel dieses Vorhabens ist es, den Ist-Zustand des Stromes und seiner Ueberflutungsbereiche, der sich aufgrund der unterschiedlichen Gegebenheiten (wie Topographie, Untergrundverhaeltnisse, Niederschlags- und Abflussdynamik, Deich- und Strombaumassnahmen etc.) eingestellt hat, im Hinblick auf die morphologische Entwicklung zu untersuchen. Hierzu sollen vor allem grossraeumig die grundlegenden hydrologischen, landschaftsoekologischen und morphologischen Zusammenhaenge und Wechselwirkungen erfasst und analysiert werden. Als Beitrag zur Entwicklung eines oekologischen Leitbildes sollen die abiotischen Kenngroessen mit einer raeumlichen und zeitlichen Aufloesung definiert und quantifiziert werden, die den Anforderungen biologisch/oekologisch orientierter Fragestellungen gerecht wird. Im Ergebnis ist mit einem breit angelegten Instrumentarium, insbesondere verschiedenen Berechnungsmodellen, Gelaendemodell, GIS, Datenbank etc. sowie einer umfassenden Datensammlung, zu rechnen, mit denen sich entlang der deutschen Elbe-Fliessstrecke (von der deutsch-tschechischen Grenze bis zum Wehr Geesthacht vor Hamburg) der heutige sowie moegliche zukuenftige Zustaende hinsichtlich Hydraulik, Hydrologie, Morphologie etc. nachbilden, darstellen und bewerten lassen. Die Arbeiten stellen wichtige abiotische Grundlagen fuer weitere interdisziplinaere Projekte dar, die auf verschiedenen Massstabsebenen entsprechend ihrer jeweiligen Zielstellung im Gesamtverbund der 'Elbe-Oekologie'-Forschung arbeiten lassen (Bsp. Topographiedaten, Wasserspiegellagen, hydrologische Kenngroessen, Feststofftransportbilanz, zeitabhaengige Ueberflutungsgrenzen in den rezenten Auenbereichen u.v.m.).
