Das Projekt "BAW seit sechs Jahren auch 'offshore' aktiv - Die Sicherheit der Windenergieanlagen auf dem Meer muss gewährleistet sein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Da beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen großenteils technisches Neuland betreten wird, gilt es, dafür den 'Stand der Technik' zu entwickeln und in Standards und Normen festzuhalten. Den Anteil der erneuerbaren Energien zu steigern, ist ein wichtiges energiepolitisches Ziel der Bundesregierung. Dabei soll die Windenergie auf dem Meer einen wesentlichen Teil der zukünftigen Energieversorgung sicherstellen. Im Vergleich zu den Bedingungen an Land (onshore) treten auf dem Meer (offshore) hohe stetige Windgeschwindigkeiten auf, sodass hohe Erträge zu erwarten sind. Offshore-Windparks sollen von der Küste und den Inseln aus nicht sichtbar sein, und sie sollen außerhalb der Küsten-Nationalparks Wattenmeer und Boddengewässer liegen. Deshalb werden Windpark-Projekte vorwiegend in großer Entfernung zur Küste und in großen Wassertiefen geplant. Sie liegen damit in der sogenannten 'ausschließlichen Wirtschaftszone' (AWZ) der Bundesrepublik Deutschland. Dies ist das Gebiet außerhalb der 12-Seemeilen-Zone bis zu einer Entfernung von 200 Seemeilen. Die Windenergieanlagen müssen dort in Wassertiefen bis zu 50 m errichtet werden. Aufgrund der anspruchsvollen Bedingungen - große Wassertiefen, starke Wind- und Wellenbelastungen, weite Entfernungen von der Küste - ist die in Deutschland geplante und begonnene Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) weltweit einmalig. Diese schwierigen Randbedingungen machen eine sorgfältige Planung notwendig. Das zuständige Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) hat bisher 28 Windparks unter der Auflage genehmigt, dass die Antragsteller planungsbegleitend bis zur Baufreigabe die Einhaltung des Standes der Technik nachweisen müssen. Da hier aber großenteils technisches Neuland betreten wird, musste und muss ein solcher Stand der Technik überhaupt erst geschaffen werden. Das BSH gibt Standards als technische Regelwerke für Offshore-Windenergieanlagen heraus, die unter Mitwirkung von Expertengruppen erarbeitet und weiterentwickelt werden. In diesen Standardisierungsprozess bringt die BAW ihr vorhandenes wasserbauliches und geotechnisches Expertenwissen ein und berät das BSH bei den technischen Fragen während des Genehmigungsprozesses. So sind im Rahmen der Freigabeprozesse umfangreiche technische Unterlagen der Antragsteller zu bearbeiten. Dabei werden immer wieder wesentliche fachliche Risiken für die Errichtung und den sicheren Betrieb deutlich, die in aufwändigen Fachgesprächen und Fachbeiträgen behoben werden müssen. Sie resultieren aus der Komplexität der Aufgabenstellung und der Randbedingungen, die nachfolgend beispielhaft betrachtet werden.
Das Projekt "Analyse und Bewertung der ökologischen Belastungen von Seen durch Fahrgast- und Freizeitschifffahrt im Spannungsfeld von Gewässerschutzzielen und Nutzungsansprüchen: Mitigationsstrategien für eine dauerhaft umweltverträgliche Lenkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Fachbereich Biologie, Limnologisches Institut, Arbeitsgruppe Umweltphysik durchgeführt.
Das Projekt "Tsunami Intensitätskarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Umwelt durchgeführt. Tsunamis kommen nicht nur im Meer vor, sondern in seltenen Fällen auch in Schweizer Seen. Hier entstehen Tsunamis vor allem durch Bergstürze und Über- oder Unterwasserrutschungen, die oft, aber nicht zwingend durch ein Erdbeben ausgelöst werden. Hinweise auf historische und prähistorische Bergstürze und Rutschungen, die Flutwellen ausgelöst haben, wurden in den Sedimenten zahlreicher Schweizer Seen gefunden. Dabei handelt es sich um chaotisch durchmischte Ablagerungen, die sich von normalen Sedimenten unterscheiden. Dank der Möglichkeit, ihr Alter zu bestimmen, können sie im Nachhinein einem Ereignis zugeordnet werden. Bekannt sind mehrere solche Ereignisse (z.B. 563 n. Chr. am Genfersee (Welle 13 m in Genf) oder 1601 am Vierwaldstättersee (Welle 4 m in Luzern)). Das Forschungsprojekt sieht in einem multidisziplinären Ansatz (Limnogeologie, Seismologie, Geotechnik, Hydraulik Naturgefahren) vor, die Entwicklungsmechanismen und die Fortpflanzung von Tsunamiwellen auf Schweizer Seen zu erforschen. Einerseits sollen die erwarteten Wahrscheinlichkeiten für Tsunamis auf den Schweizer Seen abgeschätzt werden. Andererseits sollen die Wellenmodellierungen auf den Seen über das Ufer hinaus in das angrenzende Umland ergänzt werden. Das erwartete Ausmass der Überflutungen soll dabei in Intensitätskarten dargestellt werden, analog zu den Überflutungs-Intensitätskarten durch klassische Hochwasser. Diese Intensitätskarten sollen anschliessend den Kantonen zur Verfügung gestellt werden. Projektziele: Abschätzung der Wahrscheinlichkeit von Tsunamis und Erstellung von Tsunami-Überflutungs-Intensitätskarten für den Uferbereich von Schweizer Seen. Durch die Analyse von Seesedimenten können die früheren Tsunamis datiert und deren Frequenz und Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden. Für die Erarbeitung der Intensitätskarten werden Modellierung der Wellenentwicklung und -fortpflanzung auf dem See und der Überflutungsprozesse an Land durchgeführt. Die Kartierung der Intensitäten erfolgt aus den Modellresultaten nach bestehender Methodik analog zur Kartierung klassischer Hochwasser.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Quantifizierung der Auswirkungen von Populationsstrukturen der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas) und heimischen Miesmuschel (Mytilus edulis) auf Wellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Die Pazifische Auster (Crassostrea gigas) hat im deutschen Wattenmeer den größten Teil der vormals existierenden Miesmuschelbänke invadiert. Es haben sich mit starken Flächenwachstumsraten Austernriffe gebildet die extrem widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen sind. In Folge der Riffbildung ist von großflächigen hydrodynamischen Änderungssignalen im Wattenmeer auszugehen (Hydro- und Morphodynamik), die bislang in der Forschung weitestgehend ignoriert wurden. Dies wird sowohl auf die ökologische Komposition des Wattenmeeres, die Relevanz für die Schifffahrtsstraßen als auch auf die langfristige Höhenentwicklung bzw. vertikale Diversität vor dem Hintergrund des Klimawandels einen Einfluss haben. Gegenstand des Projekts sind daher experimentelle Untersuchungen der Pazifischen Auster und der Miesmuschel unter Wellenbelastung. Methodisch werden die Forschungsfragen mithilfe von Feldstudien zur Ermittlung relevanter Ausbreitungsmuster und geometrischer Parameter, durch Laboruntersuchungen zu Wellenauswirkungen sowie durch konzeptionelle Arbeiten zur zukünftigen numerischen Behandlung der Prozesse bearbeitet. Für die experimentellen Untersuchungen werden zunächst Überlegungen zur Parametrisierung von rauen Riff- und Muschelbankflächen durchgeführt. Hierzu werden ökologische Parameter, wie Längen-Häufigkeitsverteilungen, Abundanzen, Bedeckungsraten sowie Raumlage ausgewählter Austernriffe und Muschelbänke aufgenommen und mittels 3D Scanner digitalisiert. Auf Basis dieser Daten und einer parametrisierten Charakterisierung werden geeignete Produktionsmethoden für die Herstellung der Modelle hinsichtlich ihrer Eignung erforscht. Im Ergebnis werden Küsteningenieuren sowie Behörden für numerische Modellierung Rauheits- und Wellendissipationsparameter für Variation des Wachstumszustands und räumlicher Ausbreitung von Austernriffen geliefert, die notwendig sind, um hydro- und morphodynamische Fragestellungen beantworten zu können.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt. Kunststoffe sind langlebig, leicht und kostengünstig herzustellen. Diese Vorteile im Produktbereich können sich zum Nachteil entwickeln, wenn Kunststoffe oder Teile von Ihnen unkontrolliert oder massenhaft in die Umwelt gelangen. Besonders die große Langlebigkeit und Beständigkeit können zu einer unerwünschten Akkumulation in der Umwelt führen. Hier bilden sowohl Meere als auch Böden eine finale Senke. Ziel des Vorhabens ist es, Kunststoffe mit umweltoptimierten Abbauverhalten zu entwickeln, die bei gleicher Stabilität schneller und umweltverträglicher abgebaut werden können. Ferner sollen mit Blick auf die rezenten Quellen und Senken im terrestrischen Bereich innovative Methoden i) zur Quantifizierung und Charakterisierung der Umweltbelastung, ii) zum biologischen Abbau der relevanten Kunststoffe und iii) zur Analyse und Beeinflussung gesellschaftlicher Wahrnehmungs- und Verhaltensmuster entwickelt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) beschäftigt sich in ENSURE insbesondere mit der Nachweisbarkeit von Kunststoffen in Modul 1 und der Abbaubarkeit und Umweltverträglichkeit von Kunststoffen in Modul 3. Im Rahmen der Nachweisbarkeitsuntersuchungen werden in AP 1.3 zunächst das Aufkommen und die Qualität von Kunststoffen in Gär-, Klär- und Kompostanlagen untersucht. Hierzu muss zunächst eine Probenentnahmestrategie entwickelt werden, mit der repräsentativ Proben gewonnen und die anlagenspezifischen Verhältnisse berücksichtigt werden können. Bezüglich der Abbaubarkeit und Umweltverträglichkeit können in AP 3 Freiland-Fließrinnen-Mesokosmen der Fließ- und Stillgewässer-Simulationsanlage des UBA im halbtechnischen Maßstab verschiedene Uferzonen (z.B. Stein, Kies, Sandufer) eingerichtet und ein naturähnlicher Wellenschlag simuliert werden. Außerdem wird in AP 3.2 auch außerhalb des semiterrestrischen Bereichs die Abbaubarkeit und Degradation von Kunststoffen unter definierten Laborbedingungen simuliert (im Festbettreaktor) und anschließend auf reale Bedingungen übertragen.
Das Projekt "Untersuchung des Einflusses von Porenwasser auf die Wellenausbreitung in Beton bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten (Impakt) - KEK" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau durchgeführt. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, den Einfluss der durch das Porenwasser verursachten Viskositäts- und Impedanzunterschiede auf die Wellenausbreitung im Beton infolge dynamischer Beanspruchung zu untersuchen. Um den Einfluss des Porenwassers auf das globale Betontragverhalten, auf eine Veränderung der Materialimpedanz und auf die Stoßwellenausbreitung im Beton zu klären, sollen verschiedene definiert angebrachte Porenkonfigurationen experimentell untersucht werden. Ein weiteres Ziel ist es, einen Beitrag zur Entwicklung genauerer Materialmodelle für die Simulation von Stoß- und Explosionsbelastungsszenarien zu leisten. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts sollen zu einem besseren qualitativen und quantitativen Verständnis des Dehnrateneffektes und damit zur Sicherheit von Kernkraftwerken und anderen kritischen Infrastrukturen beitragen.
Das Projekt "WARP-2: Wellenauflauf auf rauen, porösen und durchlässigen Deckwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die Wellenauflaufhöhe ist einer der wichtigsten Parameter zur Bemessung von Deichen und Deckwerken, da sie die Kronenhöhe des Deichs vorgibt und zusammen mit dem Wellenablauf den Bereich definiert, in dem die größten Belastungen des Deckwerks infolge Wellenbelastung auftreten. Daher ist es vorteilhaft und wirtschaftlich geboten, die Wellenauflaufhöhe so weit wie möglich zu reduzieren. Dies geschieht, indem raue und / oder poröse Deckwerke angeordnet werden. Zur Abschätzung der Wellenauflaufhöhe bei Deckwerken existieren Gleichungen, die allerdings nur für den jeweiligen speziellen Deckwerkstyp formuliert wurden und die unterschiedlichen möglichen Einflussfaktoren auf den Wellenauflauf wie Rauheit, Porosität und Durchlässigkeit nicht explizit berücksichtigen. Das Ziel des vorliegenden Projekts ist daher die getrennte Ermittlung der Einflüsse der Deckschichtparameter Rauheit, Porosität und Durchlässigkeit auf den Wellenauflauf.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Erfassung von Pegelständen, Strömungsgeschwindigkeiten und Wellenausbreitung ist von großer Bedeutung für den Hochwasserschutz und für koordinierte Maßnahmen im Katastrophenfall. Deutschland verfügt über ein solides Netz an Überwachungsstationen, es besteht jedoch großer Bedarf an mobilen Lösungen für Wartungsarbeiten und zur Unterstützung im Hochwasserfall, wenn Messstationen ausfallen. Im vorliegenden Projekt wird ein autonomes, energieautarkes Messsystem entwickelt, welches Daten erfassen und weiterleiten kann. Neben den Anwendungsfeldern in Deutschland, besteht auch international ein großer Bedarf für ein solches System, womit sich für die beteiligten Firmen ein großer Absatzmarkt ergibt. Im Zuge der Entwicklung eines Messsystems mit autarker Energieversorgung zeichnet die Fa. SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG für die Auswahl repräsentativer Messstandorte verantwortlich, um die natürlich zur Verfügung stehenden Beschleunigungsanregungen in Gewässern oder in der Luft durch Testmessungen zu erfassen. Diese Voruntersuchungen dienen als Grundlage für die Entwicklung eines Pendelwandler-Systems durch die JuB und MST. Wichtige Arbeitsanteile des Antragstellers am Gesamtprojekt umfassen: die Entwicklung eines angepassten Online-Sensor-Konzepts zur stationären Messung der hydrologischen Leitparameter (Wasserstand, Wassertemperatur sowie elektrische Leitfähigkeit) sowie die Entwicklung und Systemintegration eines Telemetrie-Interface, welches sich für moderne Datenübertragungstechnologien (3G/LTE) bei gleichzeitiger geringer Energieverfügbarkeit eignet.
Das Projekt "Vorhaben: Numerische Simulation von Dünendurchbruchszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (IWW) der RWTH Aachen University bearbeitet im Verbundprojekt PADO die numerische Modellierung von Dünenbrüchen und resultierender Hinterlandflutung mit XBeach und BreFlow, die über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt werden sollen. Die Modelle sollen mit den experimentellen Daten, die im Zuge der großmaßstäblichen Forschungsdüne an der Ostseeküste erhoben werden, kalibriert und auf Pilotgebiete angewendet werden. Die Vorhersage der Breschenentwicklung von Dünen infolge von Wellen und Überströmung ist eine herausfordernde Aufgabe aufgrund der Unsicherheiten in den maßgebenden Wasserständen und Wellen, der Inhomogenitäten der Düne, der Vegetation und dem Fehlen geeigneter Kalibrierdaten von großskaligen Modellversuchen. Die Breschenentwicklung inkl. Breschenweite, -tiefe und -dauer kann auf der Grundlage vorhandener numerischer Modelle nicht ausreichend beschrieben werden. Die resultierenden Überflutungsvorgänge sind somit unsicher und ungeeignet für Küstenschutzmaßnahmen. Das Ziel von WP3 ist die Simulation der Breschenbildung und der resultierenden Hinterlandflutung auf der Basis einer großmaßstäblicher Modellversuche. In WP3.1 findet die Kalibrierung und Erweiterung von XBeach auf Grundlage der erhobenen Daten der Modellversuche statt. In WP3.2 folgt die Kalibrierung und Erweiterung von BreFlow, um die Durchströmung zu simulieren. In 'P3.3 werden beide Modellverfahren über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt. In WP3.4 findet die Anwendung auf die Modellregionen statt. Das Ergebnis ist dann ein kalibriertes Modell, um die Dünenbreite, -tiefe und -dauer sowie die resultierenden Überflutungsflächen, -tiefen und -geschwindigkeiten als Grundlage für eine Risikoanalyse bestimmen zu können.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Entwicklung von Bemessungsgrundlagen für grüne Küstenschutzdeiche und Deckwerke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Deckwerke, See- und Ästuardeiche an der Deutschen Küste werden entsprechend der geltenden Anforderungen für einen sicheren und nachhaltigen Sturmflutschutz geplant, bemessen und gebaut. Ökosystemare Aspekte finden bislang bei diesem Prozess keine oder nur geringe Beachtung. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Steigerung des ökosystemaren Werts von Deichen und Deckwerken unter gleichzeitiger Beachtung der Deichsicherheit. Hierzu ist es erforderlich, Deiche und Deckwerke nicht nur als Küstenschutzbauwerk, sondern auch als Ökosystem zu verstehen und die komplexen Wechselwirkungen zwischen 'grünem Deich' und Meer zu begreifen und durch begleitende intelligente und innovative Maßnahmen des Monitorings und der Deichunterhaltung die Deichsicherheit im Rahmen einer integrierten risiko-basierten Strategie zu erhalten bzw. möglichst zu steigern. Dies erfolgt auf der Grundlage theoretischer Überlegungen, Laboruntersuchungen, klein- und großmaßstäblicher Experimente sowie Untersuchungen in der Natur. Auf diese Weise werden die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für innovative und grüne Küstenschutzstrukturen an Nord- und Ostseeküste gelegt. Grundlage ist ein neuer transdisziplinärer Ansatz unter Berücksichtigung der wachsenden Nutzungsanforderungen an die Küste, des Klimawandels sowie der Ökosystemdienstleistungen der Küste.
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| Bund | 65 |
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