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Geohydraulische Untersuchungen im lösungsempfindlichen sulfathaltigen Untergrund der Staustufe Hessigheim

Im Untergrund der Staustufe Hessigheim am Neckar werden gipsführende Gesteinsschichten im Grundwasserstrom gelöst. Im Forschungsvorhaben werden die geohydraulischen Bedingungen dieser Auslaugungsprozesse untersucht und numerische Modellberechnungen durchgeführt. Ziel ist es, fundierte Aussagen über die Gefährdung des bestehenden Bauwerkes zu treffen und weitere Baumaßnahmen zu planen.

Hochwasservorhersage am Neckar

Aufstellung eines Hochwasservorhersageplanes fuer den Neckar als Voraussetzung fuer den Hochwasservorhersageplan des Rheins.

Geotechnische Bemessung mit numerischen Verfahren

In der Praxis hat sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) für geotechnische Verformungsnachweise durchgesetzt. Über den vorhandenen Kenntnisstand hinaus soll Wissen zum Nachweis von Standsicherheitsbetrachtungen unter Einsatz numerischer Methoden erworben werden. Ziel ist es, Grundlagen und Empfehlungen für eine durchgehende geotechnische Bemessung mit numerischen Verfahren zu geben. Aufgabenstellung und Ziel Bauvorhaben der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) werden zunehmend komplexer. Das liegt zum einen daran, dass sie fast alle in unmittelbarer Nähe von vorhandener, oftmals maroder Infrastruktur liegen und räumlich oft keine Ausweichmöglichkeiten bestehen (z. B. Wehre, Schleusen und Fischaufstiegsanlagen an Neckar, Mosel und Main, Schleuse Lüneburg). Zum anderen liegt es auch an erhöhten Anforderungen an das Bauvorhaben, die sich einerseits aus den Einwirkungen ergeben (z. B. Bemessungshochwasser) und die andererseits im Hinblick auf die Beeinflussung der Umwelt gestellt werden (z. B. Grundwasser). Die Komplexität von Geometrie und Belastungen, Baugrundeigenschaften und Grundwasserverhältnissen ist mit analytischen Modellen nur schwer zu erfassen. Mithilfe numerischer Verfahren können die vorhandene Altsubstanz im Baufeld, die Belastungsgeschichte des Baugrunds, die angrenzende Infrastruktur, die reellen Baugrundeigenschaften und insbesondere die nichtlinearen Zusammenhänge realitätsnäher abgebildet werden. In der Praxis hat sich hierfür die Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgesetzt. Derzeit werden mit der FEM Gebrauchstauglichkeits- bzw. Verformungsnachweise geführt oder Eingangswerte für die Bemessung mit analytischen Verfahren (z. B. Erddruck) ermittelt. Für eine durchgehende Bemessung von Bauwerken und Bauteilen mithilfe numerischer Verfahren fehlen in Deutschland erprobte Grundlagen und Regeln. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die gewonnenen Erkenntnisse werden die Beratungsleistungen der BAW gewinnbringend ergänzen. Die fachliche Zusammenarbeit mit der WSV in Projekten an den Bundeswasserstraßen wird damit qualitativ weiter verbessert. Mit der Einführung des neuen Eurocode DIN EN 1997-1 (EC7) ist mit einem zunehmenden Einsatz numerischer Verfahren in der geotechnischen Bemessung zu rechnen. Diese Thematik wird auch im „Arbeitskreis Baugruben“ und im „Arbeitsausschuss Ufereinfassungen“ ausführlich diskutiert. Für die Beurteilung der Standsicherheit, z. B. von bestehenden und neu zu planenden Bauwerken, wird ein vertieftes Verständnis numerischer Bemessungsverfahren bei der Beratung der WSV zwingend erforderlich sein. Untersuchungsmethoden Für im Wasserbau übliche geotechnische Bauwerkskonstruktionen sollen verschiedene Nachweisformate numerisch untersucht und Anwendungsgrenzen definiert werden. Die Nachweisführung soll entsprechend dem Teilsicherheitskonzept zusätzlich mit bewährten analytischen Berechnungsverfahren erfolgen, um einen Vergleich der Berechnungsergebnisse zu ermöglichen. Fragen zu Einfluss und Sensitivität von Baugrundkenngrößen und Grundwasserverhältnissen bei der durchgehenden Bemessung mit numerischen Verfahren stehen über die praktischen Fragestellungen hinaus im Fokus. Es ist geplant, die analytischen und numerischen Berechnungen an Bemessungsbeispielen bestehender Bauvorhaben bzw. Projekten durchzuführen. Reale Bemessungsbeispiele bestehender Vorhaben bieten den Vorteil, dass Messdaten von Verformungen vorliegen. Somit können die FEM-Berechnungen abglichen bzw. kalibriert werden. (Text gekürzt)

Fischwanderung ohne Grenzen Zur Durchgängigkeit an Wasserstraßen: Fischen die Reise erleichtern - Fische auf Wanderschaft: Wasserstraßen verbinden

Die frei fließenden und staugeregelten Flüsse unter den Bundeswasserstraßen sind für die Fische wichtige Verbindungsgewässer zwischen den Habitaten im Meer und an den Flussoberläufen. Fische, die große Distanzen zurücklegen, orientieren sich an der Hauptströmung und werden deshalb an Staustufen entweder zum Kraftwerk oder zum Wehr geleitet. Dort gibt es keine Möglichkeit mehr, aufwärts zu wandern, wenn nicht in der Nähe der Wehr- oder Kraftwerksabströmung eine funktionierende Fischaufstiegsanlage vorhanden ist. Da Schiffsschleusen keine kontinuierliche Leitströmung erzeugen, werden sie von den Fischarten, die der Hauptströmung folgend lange Distanzen zurücklegen, nicht gefunden. Arten, die auf ihrer Wanderung nicht der Hauptströmung folgen, können auf- oder abwandern, wenn sie eine offene Schleusenkammer vorfinden. Flussabwärts: Fische vor Kraftwerken schützen und vorbeileiten: An Staustufen ohne Wasserkraftanlagen ist die abwärts gerichtete Wanderung über ein Wehr hinweg in der Regel unproblematisch. Voraussetzung: Das Wehr ist in Betrieb, die Fallhöhe beträgt nicht mehr als 13 Meter und im Tosbecken ist eine Wassertiefe von mindestens 0,90 Metern vorhanden. Dagegen können bei Abwanderung durch eine Kraftwerksturbine leichte bis tödliche Verletzungen auftreten. Diese turbinenbedingte Mortalität ist von der Fischart und der Körperlänge der Tiere sowie von Turbinentyp und -größe, der Fallhöhe und den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig. Um hier einen gefahrlosen Fischabstieg zu gewährleisten, sind die Betreiber von Wasserkraftanlagen nach Wasserhaushaltsgesetz verpflichtet, die Wasserkraftanlagen mit geeigneten Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation (z. B. mit Feinrechen und einem Bypass am Kraftwerk vorbei ins Unterwasser) aus- bzw. nachzurüsten. Flussaufwärts: Hier helfen nur Fischaufstiege: Verschiedene Untersuchungen der Durchgängigkeit an Rhein, Mosel, Main, Neckar, Weser, Elbe und Donau haben gezeigt, dass zwar ein großer Teil der Staustufen mit Fischaufstiegsanlagen ausgestattet ist, diese für die aufstiegswilligen Fische jedoch schwer zu finden oder zu passieren sind. Im Mai 2009 stimmten die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS heute: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, BMVI) folgendes Rahmenkonzept für die erforderlichen Arbeiten ab: - Aufstellung fachlicher Grundlagen, insbesondere zu fischökologischen Dringlichkeiten - Fachliche Beratung der WSV sowie Schulungen - Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die Erstellung eines technischen Regelwerks, und - Standardisierung der Anforderungen und Ausführung von Fischaufstiegs-, Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen. (Text gekürzt)

Technisch-biologischer Uferverbau

Zweck und Ziel: Anhand von Versuchsstrecken an den verschiedenen Bundeswasserstrassen soll untersucht werden, ob es moeglich ist, in der Kombination mit dem fuer die Ufer benoetigten Deckwerk in der Wasserwechselzone Pflanzen anzusiedeln. Im Vordergrund steht dabei die Verbesserung der Oekologie des Fliessgewaessers, die Erhaltung seines Charakters, der erosionssichernde Uferverbau und die Beguenstigung der Fauna. Ziel dieser Untersuchung ist, eine wirtschaftliche und sinnvolle Kombination aus Vegetation und Deckwerk zu erarbeiten, die an den Bundeswasserstrassen dazu beitragen soll, einen umweltgerechten naturbezogenen und erosionssichernden Ausbau eines Fliessgewaessers zu ermoeglichen. Ausfuehrung: Z.Z. werden folgende Versuchsstrecken unterhalten und beobachtet: 1. Bei Puenderlich, Mosel-km 94 - Ufersicherung und -begruenung mit Hilfe von Nylonstrukturmatten; 2. Bei Zeltingen, Mosel-km 122,3 - Ufersicherung und -begruenung mit Hilfe von Nylonstrukturmatten; 3. Am Mittellandkanal, km 150,000-159,050 - Bepflanzung in einem mit Colgrete-Beton verklammerten Schuettsteindeckwerk; 4. Am Mittellandkanal, km 180,020-182,670 - Ufersicherung und Roehrichtbepflanzung hinter teilweise abgesenkten Spundwaenden; 5. Am Mittellandkanal, km 189,0-189,4 - wie 4; 6. Am Neckar, km 44,3-44,5 - Ufersicherung und -begruenung bei verschiedenen Deckwerksarten und einer Flachwasserzone. Die Beobachtungen sind langfristig. Bei Vorliegen aussagefaehiger Ergebnisse werden Berichte verfasst oder Empfehlungen fuer Aus- und Neubaumassnahmen abgegeben. Ergebnisse: Zu 2.: An den im Jahr 1987 reparierten sowie auch bei den uebrigen Flaechen der Versuchsstrecke, sind im Berichtsjahr

Binnenwasserstraßen: Abflüsse steuern und Wasserstände regeln

An den staugeregelten Bundeswasserstraßen ist eine genaue Einhaltung der vertraglich festgelegten Wasserstände erforderlich. Die Automatisierung hilft hier mit einer standardisierten Vorgehensweise und sorgt für einen reibungsfreien Betrieb. Effizient und erneuerbar: Wasser bewegt! Deutschland verfügt über ein wirtschaftlich leistungsfähiges Wasserstraßennetz, das die Seehäfen an Nord- und Ostsee mit den Binnenhäfen verbindet. Die 7.350 km Binnenwasserstraßen bestehen zu 25 Prozent aus Kanalstrecken, zu 35 Prozent aus frei fließenden und zu 40 Prozent aus staugeregelten Flussabschnitten. Im Zusammenhang mit dem Staustufenbau wurden an den größeren Flüssen vielfach Laufwasserkraftwerke errichtet, die mit der erneuerbaren Ressource Wasser Strom erzeugen. Zu den staugeregelten Bundeswasserstraßen mit Wasserkraftnutzung zählen Weser, Oberrhein, Neckar, Main, Mosel, Saar und Donau mit einer installierten Leistung von derzeit ca. 750 Megawatt. Damit wird mit den Laufwasserkraftwerken etwa so viel Energie erzeugt, wie alle Schiffstransporte auf dem Wasser verbrauchen (vgl. Verkehrsinvestitionsbericht 2008).

Untersuchungen ueber die Eignung von Wildrasenmischungen zur Begruenung extremer Standorte

Zweck und Ziel: Extreme Standorte, die haeufig in Zusammenhang mit der Lagerung von Baggergut, dem Anschuetten von Daemmen usw entstehen, koennen oft nur durch eine Rasenansaat rasch wieder in die umgebende Landschaft eingegliedert und gleichzeitig vor Erosion geschuetzt werden. Ziel dieser Untersuchungen ist die Ermittlung geeigneter, vor allem trockenheitsvertragender Wildrasenmischungen zur pflegeextensiven Begruenung und dauerhaften Festlegung unterschiedlicher Bodensubstrate. Ausfuehrung: Durchfuehrung von Gelaendeversuchen mit langfristiger Beobachtung, Untersuchung und nachfolgender Auswertung. Ergebnisse: Der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens 1983 durchgefuehrte Versuch auf einer Materialdeponie (Buntsandstein, Muschelkalk) am Neckar laesst aus Entwicklungszeitgruenden noch keine endgueltige Beurteilung zu. Es konnte bisher festgestellt werden, dass der hohe Kleeanteil im Saatgut fuer den Buntsandsteinbereich zunaechst eine Verdraengung anderer Arten bewirkte und das Ziel, einen Trockenrasen anzusiedeln, nicht erreicht wurde. In der Zwischenzeit verzeichnen jedoch auch andere Gras- und Kraeuterarten wieder hoehere Anteile im Bestand. Das hat insgesamt zu einer vollstaendigen Begruenung dieser Flaechen gefuehrt. Im Muschelkalk breitet sich der Trockenrasen weiterhin nur langsam aus, was aber vor allem auf den hohen Anteil an grobkoernigen Substrat zurueckzufuehren ist. Wo sich feinteiliges Material hinter groberem Substrat ansiedeln kann, setzt unmittelbar auch eine Vegetationsentwicklung ein. Hier sind es vor allem die Graeser und einige wenige Kraeuter, die unter den exponierten Bedingungen hoehere Anteile am Bestand einnehmen.Die Untersuch

Verkehrsbeeinflussungssystem mit Wechselwegweisern im Bundesautobanh-Teilnetz Rhein - Main - Neckar

Verminderung der Reisezeit und der Unfallzahlen durch Verminderung von Staus durch Verkehrsumlenkung mit Wechselwegweisern. Automatische Steuerung mit Hilfe eines Erfassungssystems und manuelle Eingriffe.

Probleme der Belastung von Fliessgewaessern in Baden-Wuerttemberg

Im Rahmen einer Reihe von Diplomarbeiten werden Messungen zur Belastung kleinerer Fliessgewaesser im Einzugsgebiet des oberen und mittleren Neckar vorgenommen. Es erfolgen jeweils Guetebewertungen nach Saprobienindices und nach Schwermetallgehalten der pelitischen Sedimentfraktion in Gewaessern (Pb, Cd, Cr, Zn).

Fische wandern im Modell

Seit Jahrhunderten werden Stauanlagen zur Energieerzeugung, zur Schiffbarmachung von Flüssen, zur Verbesserung des Schutzes vor Hochwasser und zum Zweck der Speicherung von Trink- und Betriebswasser errichtet. Dies führte im Zusammenspiel mit der Zerstörung von Laichgewässern sowie Überfischung und Wasserverschmutzung zu einem dramatischen Rückgang der Fischbestände. Bei der Errichtung der meisten Stauanlagen an den Bundeswasserstraßen Main, Neckar und Mosel wurden Fischtreppen angelegt, um eine Wanderung flussaufwärts zu ermöglichen. Diese waren jedoch oftmals zu steil, zu klein oder zu weit von natürlichen Wanderrouten entfernt und wurden zudem nicht ausreichend gewartet, um einen bestandserhaltenden Fischaufstieg zu gewährleisten. Die Entwicklungen des internationalen und nationalen Umweltrechts, die einem breiten gesellschaftlichen Bewusstseinswandel Rechnung trugen, führten ab den 1970er-Jahren sukzessive zu einer Verbesserung der Wasserqualität. Ein umweltpolitischer Meilenstein war die Verabschiedung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) durch das Europäische Parlament im Jahr 2000. Diese fordert die EU-Mitgliedstaaten auf, Maßnahmen zur Verbesserung der ökologischen Bedingungen in heimischen Fließgewässern zu ergreifen. Ziel ist es, einen 'guten ökologischen Zustand' oder bei erheblich veränderten Gewässern ein sogenanntes 'gutes ökologisches Potenzial' zu erreichen. Um die Ziele der WRRL in Bezug auf die ökologische Durchgängigkeit zu erfüllen, muss die Durchgängigkeit an den Bundeswasserstraßen an ca. 250 Stauanlagen sichergestellt werden. Dies erfordert in den meisten Fällen den Bau einer neuen Fischaufstiegsanlage. Deren Funktionsfähigkeit und Effizienz soll für mehr als 60 heimische Fischarten gewährleistet werden, obwohl sich Eigenschaften wie Leistungsfähigkeit, Migrationsverhalten und Schwarmverhalten von Art zu Art stark unterscheiden können. Feldstudien zur Gewinnung der notwendigen Daten werden durch die natürliche Variabilität der Fischbestände und weiterer variabler Einflussgrößen erschwert. Laboruntersuchungen sind in ihren Dimensionen begrenzt und werden durch die künstliche Umgebung beeinflusst. Eine alternative Möglichkeit für die Bewertung der Effizienz von Fischtreppen sind numerische Simulationsmethoden für die Hydraulik und das Verhalten von Fischen. Sie zielen auf eine quantitative Bewertung von baulichen Alternativen ab, wie sie in der Planungspraxis häufig benötigt wird. 2015 wurde in der BAW in enger Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) ein Forschungsprojekt begonnen, um einen neuen Ansatz auf der Basis individuenbasierter Modellierung zu entwickeln.

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