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Rhein: Niederrhein DAS-Basisdienst Q20

Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Niederrhein" (BAW, 2017) Die Flächendaten sind Berechnungsergebnisse aus zwei-dimensionalen (2D), hydrodynamisch-numerischen (HN) Modellen der BAW. Die 2D-HN-Modellierung liefert eine tiefengemittelte Abbildung des Fließzustands im modellierten Gebiet. Enthaltene Parameter Flächendaten: Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Sohlschubspannung Die Längsschnitte werden aus den Flächendaten auf definierten Längsschnitten aggregiert. Der Parameter wird in einzelnen Segmenten gemittelt und dem segmentzentralen Hektometer zugeordnet. Ein Segment ist seitlich durch die Fahrrinnenränder begrenzt und erstreckt sich in Längsrichtung, vom Hektometer aus, über eine Entfernung von 50 m nach ober- und unterstrom. Enthaltene Parameter Längsschnitte: Fließgeschwindigkeit, Sedimenttransportkapazität Die Ermittlung der Sedimenttransportkapazität erfolgte nach dem Ansatz von Meyer-Peter und Müller. Die in die Berechnung einfließende Sohlschubspannung wurde aus der Kornrauheit bestimmt. Die Abflussrandbedingung der Modelle orientiert sich an den für die Zukunft projizierten Änderungen der Abflusskennwerte (DAS-Basisdienst). Es wird ein Fächer möglicher Abflussänderungen, der die Bandbreite der projizierten Änderungen vollständig umfasst, gerechnet (Abflussfächer) und ausgewertet. Die Rechnungen wurden in fünf-Prozent-Schritten im projizierten Änderungsrahmen für ausgewählte Abflusskennwerte vorgenommen (BAW, 2020). Weiteres: Kalibrierbereich: NQ – MHQ; Basisdaten: DGM-W 2010 "Niederrhein"; Aktualisierungen: Sohlpeildaten aus Mehrzweckpeilung 2015, Flutmulde Rees (BAW, 2015), Eisenbahnbrücke Wesel (DGM 2014), Brückendurchlass an der Gravinsel (2017) Rauheitsmodell: Teilprodukt des DGM-W „Niederrhein“ 2010 Gleichwertiger Wasserstand: GlW2012 Software: Telemac V6.3 R1

Donau DAS-Basisdienst MQ

Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Straubing-Vilshofen" (BAW, 2022) Die Flächendaten sind Berechnungsergebnisse aus zwei-dimensionalen (2D), hydrodynamisch-numerischen (HN) Modellen der BAW. Die 2D-HN-Modellierung liefert eine tiefengemittelte Abbildung des Fließzustands im modellierten Gebiet. Enthaltene Parameter: Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Sohlschubspannung Die Längsschnitte werden aus den Flächendaten auf definierten Längsschnitten aggregiert. Der Parameter wird in einzelnen Segmenten gemittelt und dem segmentzentralen Hektometer zugeordnet. Ein Segment ist seitlich durch die Fahrrinnenränder begrenzt und erstreckt sich in Längsrichtung, vom Hektometer aus, über eine Entfernung von 50 m nach ober- und unterstrom. Enthaltene Parameter Längsschnitte: Fließgeschwindigkeit, Sedimenttransportkapazität Die Ermittlung der Sedimenttransportkapazität erfolgte nach dem Ansatz von Meyer-Peter und Müller. Die in die Berechnung einfließende Sohlschubspannung wurde aus der Kornrauheit bestimmt. Die Abflussrandbedingung der Modelle orientiert sich an den für die Zukunft projizierten Änderungen der Abflusskennwerte (DAS-Basisdienst). Es wird ein Fächer möglicher Abflussänderungen, der die Bandbreite der projizierten Änderungen vollständig umfasst, gerechnet (Abflussfächer) und ausgewertet. Die Rechnungen wurden in fünf-Prozent-Schritten im projizierten Änderungsrahmen für ausgewählte Abflusskennwerte vorgenommen (BAW, 2020). Weiteres: Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Donau" (BAW, 2015) Strecke: Do-km 2329,8 – 2249,47 Kalibrierbereich: MNQ – 2MQ Basisdaten: DGM-W 2011 "Donau"; Aktualisierungen: Sohlpeildaten aus den Jahren 2013 und 2014, Rauheitsmodell: ATKIS, 2014 Gleichwertiger Wasserstand: RNW1997 Software: Telemac V6.3 R2

Rhein: Niederrhein DAS-Basisdienst MQ

Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Niederrhein" (BAW, 2017) Die Flächendaten sind Berechnungsergebnisse aus zwei-dimensionalen (2D), hydrodynamisch-numerischen (HN) Modellen der BAW. Die 2D-HN-Modellierung liefert eine tiefengemittelte Abbildung des Fließzustands im modellierten Gebiet. Enthaltene Parameter: Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Sohlschubspannung Die Längsschnitte werden aus den Flächendaten auf definierten Längsschnitten aggregiert. Der Parameter wird in einzelnen Segmenten gemittelt und dem segmentzentralen Hektometer zugeordnet. Ein Segment ist seitlich durch die Fahrrinnenränder begrenzt und erstreckt sich in Längsrichtung, vom Hektometer aus, über eine Entfernung von 50 m nach ober- und unterstrom. Enthaltene Parameter Längsschnitte: Fließgeschwindigkeit, Sedimenttransportkapazität Die Ermittlung der Sedimenttransportkapazität erfolgte nach dem Ansatz von Meyer-Peter und Müller. Die in die Berechnung einfließende Sohlschubspannung wurde aus der Kornrauheit bestimmt. Die Abflussrandbedingung der Modelle orientiert sich an den für die Zukunft projizierten Änderungen der Abflusskennwerte (DAS-Basisdienst). Es wird ein Fächer möglicher Abflussänderungen, der die Bandbreite der projizierten Änderungen vollständig umfasst, gerechnet (Abflussfächer) und ausgewertet. Die Rechnungen wurden in fünf-Prozent-Schritten im projizierten Änderungsrahmen für ausgewählte Abflusskennwerte vorgenommen (BAW, 2020). Weiteres: Kalibrierbereich: NQ – MHQ; Basisdaten: DGM-W 2010 "Niederrhein"; Aktualisierungen: Sohlpeildaten aus Mehrzweckpeilung 2015, Flutmulde Rees (BAW, 2015), Eisenbahnbrücke Wesel (DGM 2014), Brückendurchlass an der Gravinsel (2017) Rauheitsmodell: Teilprodukt des DGM-W „Niederrhein“ 2010 Gleichwertiger Wasserstand: GlW2012 Software: Telemac V6.3 R1

Donau DAS-Basisdienst Q20

Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Straubing-Vilshofen" (BAW, 2022) Die Flächendaten sind Berechnungsergebnisse aus zwei-dimensionalen (2D), hydrodynamisch-numerischen (HN) Modellen der BAW. Die 2D-HN-Modellierung liefert eine tiefengemittelte Abbildung des Fließzustands im modellierten Gebiet. Enthaltene Parameter: Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Sohlschubspannung Die Längsschnitte werden aus den Flächendaten auf definierten Längsschnitten aggregiert. Der Parameter wird in einzelnen Segmenten gemittelt und dem segmentzentralen Hektometer zugeordnet. Ein Segment ist seitlich durch die Fahrrinnenränder begrenzt und erstreckt sich in Längsrichtung, vom Hektometer aus, über eine Entfernung von 50 m nach ober- und unterstrom. Enthaltene Parameter Längsschnitte: Fließgeschwindigkeit, Sedimenttransportkapazität Die Ermittlung der Sedimenttransportkapazität erfolgte nach dem Ansatz von Meyer-Peter und Müller. Die in die Berechnung einfließende Sohlschubspannung wurde aus der Kornrauheit bestimmt. Die Abflussrandbedingung der Modelle orientiert sich an den für die Zukunft projizierten Änderungen der Abflusskennwerte (DAS-Basisdienst). Es wird ein Fächer möglicher Abflussänderungen, der die Bandbreite der projizierten Änderungen vollständig umfasst, gerechnet (Abflussfächer) und ausgewertet. Die Rechnungen wurden in fünf-Prozent-Schritten im projizierten Änderungsrahmen für ausgewählte Abflusskennwerte vorgenommen (BAW, 2020). Weiteres: Grundlage der Berechnungen ist das 2D-HN-Modell "Donau" (BAW, 2015) Strecke: Do-km 2329,8 – 2249,47 Kalibrierbereich: MNQ – 2MQ Basisdaten: DGM-W 2011 "Donau"; Aktualisierungen: Sohlpeildaten aus den Jahren 2013 und 2014, Rauheitsmodell: ATKIS, 2014 Gleichwertiger Wasserstand: RNW1997 Software: Telemac V6.3 R2

Aufbau eines Oekosystempruefstandes zur Durchfuehrung von Umweltvertraeglichkeitspruefungen

Bauliche Massnahmen und technische Eingriffe in fliessenden Gewaessern bringen Veraenderungen der Stroemungsverhaeltnisse mit sich. Die aufgrund der veraenderten Hydrodynamik auftretende Erosion, Deposition und Umlagerung von Sedimenten hat nicht nur Einfluss auf die Bodentopographie sondern auch auf die Wasserqualitaet. So gelangen geloeste und partikulaere Substanzen aus dem Bodenbereich in die waessrige Phase und damit in ein anderes chemisches Milieu. Das Oekosystem 'Gewaesser' kann dadurch empfindlich gestoert werden. Im Rahmen des Projektes soll festgestellt werden, unter welchen Bedingungen hydrodynamische Parameter wie die Schubspannung die Stoffstroeme geloester und partikulaerer Substanzen wesentlich kontrollieren. Es liegen Geraete (Erosionskammern) vor, die definierte, raeumlich homogene hydrodynamische Verhaeltnisse, u.a. auch denen von Fliessgewaessern entsprechend, im Labormassstab ueber die gesamte Boden-Wasser-Grenzschicht ermoeglichen. Der steuernde Einfluss der Hydrodynamik auf Materialfluesse chemischer, biologischer und sedimentologischer Parameter wird durch deren Aufkonzentration in der Fluessigkeitsphase messtechnisch erfasst und quantifiziert. Die Labormessungen mit natuerlichen und kuenstlichen Boeden sollen durch Feldmessungen und numerische Modellierung erweitert werden. Entwicklungsziel ist ein ingenieurmaessig abgesichertes Verfahren, mit dem die Aenderung von Stoffstroemen infolge veraenderter hydrodynamischer Verhaeltnisse als Auswirkung technischer Eingriffe, wie z.B. einer baulichen Massnahme, simuliert und die Folgen fuer das Oekosystem a priori abgeschaetzt werden koennen.

Einfluss einer pulsierenden Stroemung auf das Foulingverhalten

In vielen Waermeaustauschern findet eine unerwuenschte Belagbildung, auch Fouling genannt, auf den waermeuebertragenden Flaechen statt, die durch unterschiedliche Mechanismen bedingt sein kann (z.B. chemische Reaktion, Sedimentation von Feststoffen oder Kristallisation). Diese Belagbildung fuehrt zu einer drastischen Erhoehung des Waermedurchgangswiderstandes und damit zu einem Leistungsverlust des Waermeuebertraegers. Die Anstrengungen zur Vermeidung bzw. Verminderung des Foulings von Waermeaustauscherflaechen fuehren nur selten und dann nur durch den Einsatz erheblicher Mittel zum Erfolg. Die bisherigen wissenschaftlichen Untersuchungen ueber die Belagbildung beschraenken sich alle auf stationaere Betriebsbedinungen. Sie haben gezeigt, dass neben anderen Groessen, die Stroemungsgeschwindigkeit entscheidenden Einfluss auf das Foulingverhalten hat. Hoehere Geschwindigkeiten bewirken aufgrund der groesseren Schubspannung zwischen Fluessigkeit und Foulingschicht eine staerkere Feststoffabtragung und damit eine Verringerung der Verschmutzung. Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, den Einfluss momentaner Stroemungsbeschleunigungen und -verzoegerungen einer pulsierenden Stroemung auf die Belagbildung durch Kristallisation bzw. Sedimentation und damit auf die Waermeuebertragung zu untersuchen. Hierbei werden verschiedene Oberflaechenstrukturen, die zusaetzliche Turbulenzen und damit eine Schubspannungserhoehung an der Foulingschichtoberflaeche bewirken, eingesetzt. Dabei ist zu pruefen, ob der durch die hoehere Turbulenz verbesserte Stoffuebergang bei der Kristallisation durch die schubspannungsbedingte erhoehte Abtragung aufgewogen wird. Eine am Institut entwickelte Modellvorstellung zu den Ablagerungs- und Abtragungsmechanismen von Foulingschichten bei stationaeren Betriebsbedingungen soll auf pulsierende Stroemungen erweitert und mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen verglichen werden.

Einfluss schleusungsbedingter Schwallwellen auf das Transportregime in Flussstauhaltungen: Fehlende Bausteine

Erstellung eines grenzschichttheoretischen Modells fuer die waehrend der Passage einer Schwallwelle auf die Gewaessersohle wirkenden Beanspruchungen sowie experimentelle Verifikation durch Messung des Geschwindigkeitsfeldes und der Sohlenschubspannung in der Wellenrinne. Schwallwellen werden dabei durch Einzelwellen simuliert. Ziel ist die Beschreibung des Einflusses von schnell-instationaeren Abflussvorgaegen auf den Sedimenttransport in Flussstauhaltungen.

Mechanische Beanspruchung von Flockensystemen in Blasensaeulen und Airlift-Schlaufenreaktoren

In Bioreaktoren auftretende Schubspannungen koennen bei der Fermentation von tierischen und pflanzlichen Zellen zu Zellschaedigungen fuehren. Deshalb ist die Kenntnis der in Bioreaktoren wirksamen Schubspannungen neben anderen Einflussfaktoren wichtig, um Reaktorsysteme und Prozessfuehrung bereits etablierter Prozesse gezielt zu verbessern bzw. neue Bioreaktoren anzulegen. Die Schubspannungen werden aus Beanspruchungsexperimenten mit einem nichtbiologischen Flockensystems bestimmt. Die Flocken werden durch mechanische Beanspruchungen im Reaktor zerkleinert. Mit Hilfe eines Inline-Partikelgroessenanalysators werden die Flockenzerstoerungskinetiken direkt im Reaktor gemessen. Ueber Vergleiche mit Flockenzerstoerungsexperimenten, die in einer turbulenten Couette-Stroemung mit bekannten Schubspannungen durchgefuehrt werden, sind Rueckschluesse auf die wirksamen Schubspannungen in Reaktoren moeglich. Aus dem zeitlichen Verlauf der Flockenzerstoerung soll mit Hilfe von Simulationsversuchen auf die Existenz von Zonen in den Reaktoren geschlossen werden, in denen eine erhoehte Partikelbeanspruchung auftritt (Begasungs- und Entgasungszone).

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