Wellenumlenker in der Freibordbemessung an Stauanlagen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2022)
In der angepassten Freibordbemessung an Dammbauwerken im Binnenbereich wird der Wasserübertritt infolge des Wellenauflaufs grundsätzlich nicht toleriert. Liegt ein Freiborddefizit an einer Stauanlage vor, so kann die Umlenkung des Wellenauflaufschwalls mittels entsprechender Kronenelemente den Wasserübertritt unterbinden. Bestehende Dimensionierungsansätze für Wellenumlenker basieren aktuell stets auf theoretischen Ansätzen zum Wellenüberlauf. Im Rahmen unabhängiger Untersuchungen erfolgte die Entwicklung eines Dimensionierungskonzepts unter Nutzung hydrodynamisch-numerischer Modellierung zur Abschätzung der erforderlichen Wellenumlenkergröße ohne planmäßigen Wasserübertritt.
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In der angepassten Freibordbemessung an Dammbauwerken im Binnenbereich wird der Wasserübertritt infolge des Wellenauflaufs grundsätzlich nicht toleriert. Liegt ein Freiborddefizit an einer Stauanlage vor, so kann die Umlenkung des Wellenauflaufschwalls mittels entsprechender Kronenelemente den Wasserübertritt unterbinden. Bestehende Dimensionierungsansätze für Wellenumlenker basieren aktuell stets auf theoretischen Ansätzen zum Wellenüberlauf. Im Rahmen unabhängiger Untersuchungen erfolgte die Entwicklung eines Dimensionierungskonzepts unter Nutzung hydrodynamisch-numerischer Modellierung zur Abschätzung der erforderlichen Wellenumlenkergröße ohne planmäßigen Wasserübertritt.
Finowkanal 3.0 - Wiederbelebung einer historischen Wasserstraße
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2022)
Der Finowkanal ist die älteste künstliche Wasserstraße Deutschlands. Seit seiner wirtschaftlichen Blütezeit im 18. und 19. Jahrhundert verlor der Finowkanal an Bedeutung. Nach intensiven Verhandlungen mit dem Bund setzen sich die Anrainerkommunen über den von ihnen gegründeten Zweckverband Region Finowkanal für die Grundinstandsetzung der Schleusenanlagen und seine wassertouristische Entwicklung ein. Damit wird die Basis für die dauerhafte Schiffbarkeit für Muskel und motorbetriebene Boote sowie die Vernetzungsmöglichkeiten des Finowkanals als Teil des brandenburgischen Wasserstraßennetztes gesichert.
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Der Finowkanal ist die älteste künstliche Wasserstraße Deutschlands. Seit seiner wirtschaftlichen Blütezeit im 18. und 19. Jahrhundert verlor der Finowkanal an Bedeutung. Nach intensiven Verhandlungen mit dem Bund setzen sich die Anrainerkommunen über den von ihnen gegründeten Zweckverband Region Finowkanal für die Grundinstandsetzung der Schleusenanlagen und seine wassertouristische Entwicklung ein. Damit wird die Basis für die dauerhafte Schiffbarkeit für Muskel und motorbetriebene Boote sowie die Vernetzungsmöglichkeiten des Finowkanals als Teil des brandenburgischen Wasserstraßennetztes gesichert.
Einsatzmöglichkeiten einer übergeordneten Steuerung beim automatisierten Betrieb von Staustufenketten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2022)
Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
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Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.
Kontinuierliche Anpassung von Wasserstand-Durchfluss-Beziehungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2021)
Kann eine Wasserstand-Durchfluss-Beziehung mit Hilfe einer intelligenten Nachführung und einem hydraulischen Modell automatisiert erlernt werden? Das hier entwickelte Verfahren kombiniert die Informationen aus einem hydraulischen Modell mit denen der beobachteten Wasserstände einer Pegelstation und führt auf dieser Grundlage die Beziehung nach. Ein Test der Technologie an der Emscher zeigte, dass eine vollständige Abflusstafel innerhalb von neun Monaten nachgeführt werden kann.
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Kann eine Wasserstand-Durchfluss-Beziehung mit Hilfe einer intelligenten Nachführung und einem hydraulischen Modell automatisiert erlernt werden? Das hier entwickelte Verfahren kombiniert die Informationen aus einem hydraulischen Modell mit denen der beobachteten Wasserstände einer Pegelstation und führt auf dieser Grundlage die Beziehung nach. Ein Test der Technologie an der Emscher zeigte, dass eine vollständige Abflusstafel innerhalb von neun Monaten nachgeführt werden kann.
Experimentelle Untersuchungen zu Sedimentablagerungen in einer
Flusskrümmung am Mittelrhein
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Die Bundesanstalt für Wasserbau untersucht im großmaßstäblichen Modellversuch eine für die Binnenschifffahrt herausfordernde Krümmung im Mittelrhein bei Oberwesel. In der Flusskrümmung wird die Schifffahrt durch Sedimentanlandungen entlang einer Kiesbank am Innenufer erschwert. Diese Anlandungen werden derzeit durch Baggerung wiederkehrend entfernt. Flussbauliche Maßnahmen sollen helfen, den Unterhaltungsaufwand zu vermindern. Eine besondere Herausforderung bei der Modellierung lag darin, das Natursediment auf ein geeignetes Modellsediment zu übertragen. Als Modellsedimente wurden verschiedene Kunststoffgranulate unterschiedlicher Dichte als Granulatmischungen eingesetzt.
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Die Bundesanstalt für Wasserbau untersucht im großmaßstäblichen Modellversuch eine für die Binnenschifffahrt herausfordernde Krümmung im Mittelrhein bei Oberwesel. In der Flusskrümmung wird die Schifffahrt durch Sedimentanlandungen entlang einer Kiesbank am Innenufer erschwert. Diese Anlandungen werden derzeit durch Baggerung wiederkehrend entfernt. Flussbauliche Maßnahmen sollen helfen, den Unterhaltungsaufwand zu vermindern. Eine besondere Herausforderung bei der Modellierung lag darin, das Natursediment auf ein geeignetes Modellsediment zu übertragen. Als Modellsedimente wurden verschiedene Kunststoffgranulate unterschiedlicher Dichte als Granulatmischungen eingesetzt.
Stauraumverlandung von Hochgebirgstauseen: Experimentelle Modellversuche
mit Mischungen aus Kunststoffgranulat und Sand
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In Hochgebirgsstauseen erfolgt der Sedimenteintrag aus Einzugsgebieten, die durch Vegetationsmangel geprägt sind und dadurch bei Extremereignissen stark erodiert werden. Das eingetragene Sediment ist oftmals eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen aus Schluffen und Tonen. Der Kies wird als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen deltaförmigen Transportkörper, der im Stausee langsam zur Talsperre wandert. Der Sand wird überwiegend in Suspension transportiert und bei den vornehmlich kleineren Stauräumen bis hin zum Absperrbauwerk abgelagert. Der Sedimenteintrag verringert den Stauraum z. T. deutlich. Da Kies im Wesentlichen als Geschiebe und Sand primär als Suspension in den Stauraum eingetragen werden, müssen diese morphodynamischen Prozesse im physikalischen Modell unterschiedlich betrachtet werden. Im Rahmen von zwei Consulting-Projekten an Talsperren in Chile wurden morphodynamische Experimente für Stauräume durchgeführt mit dem Ziel, die Stauraumverlandung durch eingetragenes Sediment aus Kies und Sand zu reduzieren. Als Modellsediment wurde eine Mischung aus Sand und Kunststoffgranulat verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass mit den getesteten innovativen Verfahren im physikalischen Modell die Baggerungen im Stausee deutlich reduziert werden konnten.
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In Hochgebirgsstauseen erfolgt der Sedimenteintrag aus Einzugsgebieten, die durch Vegetationsmangel geprägt sind und dadurch bei Extremereignissen stark erodiert werden. Das eingetragene Sediment ist oftmals eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen aus Schluffen und Tonen. Der Kies wird als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen deltaförmigen Transportkörper, der im Stausee langsam zur Talsperre wandert. Der Sand wird überwiegend in Suspension transportiert und bei den vornehmlich kleineren Stauräumen bis hin zum Absperrbauwerk abgelagert. Der Sedimenteintrag verringert den Stauraum z. T. deutlich. Da Kies im Wesentlichen als Geschiebe und Sand primär als Suspension in den Stauraum eingetragen werden, müssen diese morphodynamischen Prozesse im physikalischen Modell unterschiedlich betrachtet werden. Im Rahmen von zwei Consulting-Projekten an Talsperren in Chile wurden morphodynamische Experimente für Stauräume durchgeführt mit dem Ziel, die Stauraumverlandung durch eingetragenes Sediment aus Kies und Sand zu reduzieren. Als Modellsediment wurde eine Mischung aus Sand und Kunststoffgranulat verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass mit den getesteten innovativen Verfahren im physikalischen Modell die Baggerungen im Stausee deutlich reduziert werden konnten.
Modelluntersuchungen zum Kolkprozess am Wehr Geesthacht
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Untersuchungen an der Wehranlage Geesthacht zeigen, dass Kolkprozesse in gegenständlichen Modellen nach wie vor eine Herausforderung darstellen. Einerseits erfordert die Abbildung der morphologischen Prozesse von feinen Sedimenten Kompromisse bei der Naturähnlichkeit. Andererseits sind berührungslose Methoden erforderlich, um den Kolkprozess im laufenden Versuch zu beobachten. Insgesamt konnten die maßgebenden Randbedingungen für den Kolkprozess aufgezeigt werden, so dass Sicherheit für die Planung der notwendigen geometrischen Veränderungen des Tosbeckens und für die Konzeptionierung der Kolksicherungsstrecke besteht.
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Untersuchungen an der Wehranlage Geesthacht zeigen, dass Kolkprozesse in gegenständlichen Modellen nach wie vor eine Herausforderung darstellen. Einerseits erfordert die Abbildung der morphologischen Prozesse von feinen Sedimenten Kompromisse bei der Naturähnlichkeit. Andererseits sind berührungslose Methoden erforderlich, um den Kolkprozess im laufenden Versuch zu beobachten. Insgesamt konnten die maßgebenden Randbedingungen für den Kolkprozess aufgezeigt werden, so dass Sicherheit für die Planung der notwendigen geometrischen Veränderungen des Tosbeckens und für die Konzeptionierung der Kolksicherungsstrecke besteht.
Gerechte Verteilung limitierter Wasserressourcen in Entwicklungs-
und Schwellenländern
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2020)
In vielen strukturschwachen Regionen der Welt führen limitierte Wasserressourcen zu einer defizitären Wasserversorgung. Da herkömmliche Verteilsysteme für einen bedarfsdeckenden Betrieb konzipiert sind, führt ein nicht bedarfsdeckender Betrieb zu einer hydraulisch bedingten ungerechten Wasserverteilung. Dieser Beitrag beschreibt ein Verteilsystem, das auf Basis einfacher Lösungen auch bei einem nicht bedarfsdeckenden Betrieb eine gerechte Wasserverteilung ermöglicht. Die Umsetzung und Evaluierung erfolgte in einer Karstregion im Norden Vietnams.
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In vielen strukturschwachen Regionen der Welt führen limitierte Wasserressourcen zu einer defizitären Wasserversorgung. Da herkömmliche Verteilsysteme für einen bedarfsdeckenden Betrieb konzipiert sind, führt ein nicht bedarfsdeckender Betrieb zu einer hydraulisch bedingten ungerechten Wasserverteilung. Dieser Beitrag beschreibt ein Verteilsystem, das auf Basis einfacher Lösungen auch bei einem nicht bedarfsdeckenden Betrieb eine gerechte Wasserverteilung ermöglicht. Die Umsetzung und Evaluierung erfolgte in einer Karstregion im Norden Vietnams.
Datenübertragung von entfernten Messstellen mit LoRaWAN
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2020)
An den Talsperren des Ruhrverbands herrschen unterschiedlichste Anforderungen an die Messtechnik und die Datenübertragung. Während die Automatisierung von Messungen voranschreitet, sind manche entfernte Messstellen nur mit großem Aufwand an eine Datenfernübertragung anzuschließen. Als Alternative zu Standleitungsverbindungen über Kupfer bzw. LWL-Kabel oder zur Datenübertagung über das GSM-Netz bietet sich die Technologie eines LoRaWAN an. Die besondere Eignung von LoRaWAN für die Übertragung von Messdaten der Bauwerksüberwachung wird vorgestellt und über die Erfahrungen mit einer prototypischen Realisierung an der Fürwiggetalsperre berichtet.
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An den Talsperren des Ruhrverbands herrschen unterschiedlichste Anforderungen an die Messtechnik und die Datenübertragung. Während die Automatisierung von Messungen voranschreitet, sind manche entfernte Messstellen nur mit großem Aufwand an eine Datenfernübertragung anzuschließen. Als Alternative zu Standleitungsverbindungen über Kupfer bzw. LWL-Kabel oder zur Datenübertagung über das GSM-Netz bietet sich die Technologie eines LoRaWAN an. Die besondere Eignung von LoRaWAN für die Übertragung von Messdaten der Bauwerksüberwachung wird vorgestellt und über die Erfahrungen mit einer prototypischen Realisierung an der Fürwiggetalsperre berichtet.
Herausforderungen und Möglichkeiten der neuen hydrologischen Messnetze
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2019)
Im Beitrag werden die Möglichkeiten der Vernetzung von Sensoren und Datenloggern bei hydrologischen Sondermessnetzen mit IP-basierenden Protokollen und dem neuen Low-Power- Netz LoRaWAN vorgestellt. Die Vor- und Nachteile von direkten LoRa-Verbindungen im Vergleich zu privaten LoRaWAN-Netzwerken mit eigenen Gateways, der Nutzung von öffentlichen LoRaWAN-Infrastrukturen und die Beachtung der sicherheitstechnischen Aspekte der IP-basierenden Protokolle werden erläutert.
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Im Beitrag werden die Möglichkeiten der Vernetzung von Sensoren und Datenloggern bei hydrologischen Sondermessnetzen mit IP-basierenden Protokollen und dem neuen Low-Power- Netz LoRaWAN vorgestellt. Die Vor- und Nachteile von direkten LoRa-Verbindungen im Vergleich zu privaten LoRaWAN-Netzwerken mit eigenen Gateways, der Nutzung von öffentlichen LoRaWAN-Infrastrukturen und die Beachtung der sicherheitstechnischen Aspekte der IP-basierenden Protokolle werden erläutert.
