Ethohydraulische Laborversuche zum Abstieg von Fischen in beschleunigten Strömungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2022)
Im BMBF-Verbundprojekt RETERO werden innovative Monitoring- und Prognosemethoden zur Fischschädigung bei der Passage von Wasserkraftanlagen entwickelt und implementiert. Ein Hauptziel ist es, Tierversuche zur Abschätzung des Schädigungsrisikos von Fischen signifikant zu reduzieren und langfristig vollständig zu ersetzen. Am Hubert-Engels-Labor der TU Dresden wurden in Zusammenarbeit mit dem IGF Jena ethohydraulische Grundlagen zum Verhalten von Fischen in beschleunigten Strömungen geschaffen, wie diese in Turbineneinläufen vorzufinden sind. Diese Erkenntnisse liefern den Verbundpartnern des Projekts eine fundierte Grundlage z. B. zur Entwicklung eines autonomen Roboterfisches zur Schädigungsprognose und der Entwicklung softwarebasierter Schadensprognosemodelle.
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Im BMBF-Verbundprojekt RETERO werden innovative Monitoring- und Prognosemethoden zur Fischschädigung bei der Passage von Wasserkraftanlagen entwickelt und implementiert. Ein Hauptziel ist es, Tierversuche zur Abschätzung des Schädigungsrisikos von Fischen signifikant zu reduzieren und langfristig vollständig zu ersetzen. Am Hubert-Engels-Labor der TU Dresden wurden in Zusammenarbeit mit dem IGF Jena ethohydraulische Grundlagen zum Verhalten von Fischen in beschleunigten Strömungen geschaffen, wie diese in Turbineneinläufen vorzufinden sind. Diese Erkenntnisse liefern den Verbundpartnern des Projekts eine fundierte Grundlage z. B. zur Entwicklung eines autonomen Roboterfisches zur Schädigungsprognose und der Entwicklung softwarebasierter Schadensprognosemodelle.
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.
© 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.
Stauraumverlandung von Hochgebirgstauseen: Experimentelle Modellversuche
mit Mischungen aus Kunststoffgranulat und Sand
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
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.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
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.
Neue Wege in der experimentellen morphodynamischen Modellierung durch die Verwendung von Kunststoffgranulat-Sieblinien
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Morphodynamische Modellexperimente sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragestellungen, die bei morphodynamischen Prozessen auftreten, einschätzen zu können. Die Übertragung der morphodynamischen Prozesse von Natur auf das Modell ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. So wird die Sedimentcharakteristik eine Natursieblinie aus einem Sand-Kies-Gemisch üblicherweise auf ein Modellsediment aus Einkorn-Kunststoffgranulat übertragen.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Morphodynamische Modellexperimente sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragestellungen, die bei morphodynamischen Prozessen auftreten, einschätzen zu können. Die Übertragung der morphodynamischen Prozesse von Natur auf das Modell ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. So wird die Sedimentcharakteristik eine Natursieblinie aus einem Sand-Kies-Gemisch üblicherweise auf ein Modellsediment aus Einkorn-Kunststoffgranulat übertragen.
Anpassung des Hochwasserschutzes am linken Weserufer an der Stadtstrecke in Bremen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Die Stadtstrecke in Bremen, ursprünglich ein Hochwasserschutzprojekt, umfasst die Umgestaltung des stadtbremischen linken Weserufers auf knapp 2 km. Neben dem Hochwasserschutz sind an dieser städtebaulich exponierten Strecke auch die Schaffung einer stadträumlichen Kante mit gehobener Aufenthaltsqualität und der Ausbau der Nahmobilität vorgesehen. Vorgestellt werden Aspekte und Lösungen des Vorplanungsprozesses.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Die Stadtstrecke in Bremen, ursprünglich ein Hochwasserschutzprojekt, umfasst die Umgestaltung des stadtbremischen linken Weserufers auf knapp 2 km. Neben dem Hochwasserschutz sind an dieser städtebaulich exponierten Strecke auch die Schaffung einer stadträumlichen Kante mit gehobener Aufenthaltsqualität und der Ausbau der Nahmobilität vorgesehen. Vorgestellt werden Aspekte und Lösungen des Vorplanungsprozesses.
Aufschwimmende Widerstandskörper zur Verhinderung der Sohlenerosion in
Flüssen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2021)
Das Absinken der Flusssohle infolge von Sohlenerosion kann gravierende wasserwirtschaftliche und ökologische Folgen haben. Zur Verhinderung der Sohlenerosion werden kegelförmige, über Seile mit der Flusssohle verbundene Schwimmkörper vorgeschlagen, welche bei Hochwasser aufschwimmen, dabei aber größtenteils getaucht bleiben. Sie verursachen qua Strömungswiderstand einen Aufstau, durch welchen das Gefälle der Energielinie und damit die Schleppspannung an der Flusssohle verringert wird. Durch eine geeignete Wahl von Größe, Form, Anzahl und Anordnung der Widerstandskörper lässt sich das Energieliniengefälle an den lokalen Bedarf anpassen - ohne Nachteile für die Ökologie. Der Hochwasserspiegel wird nur wenig erhöht, die Baukosten sind niedrig zu veranschlagen.
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Das Absinken der Flusssohle infolge von Sohlenerosion kann gravierende wasserwirtschaftliche und ökologische Folgen haben. Zur Verhinderung der Sohlenerosion werden kegelförmige, über Seile mit der Flusssohle verbundene Schwimmkörper vorgeschlagen, welche bei Hochwasser aufschwimmen, dabei aber größtenteils getaucht bleiben. Sie verursachen qua Strömungswiderstand einen Aufstau, durch welchen das Gefälle der Energielinie und damit die Schleppspannung an der Flusssohle verringert wird. Durch eine geeignete Wahl von Größe, Form, Anzahl und Anordnung der Widerstandskörper lässt sich das Energieliniengefälle an den lokalen Bedarf anpassen - ohne Nachteile für die Ökologie. Der Hochwasserspiegel wird nur wenig erhöht, die Baukosten sind niedrig zu veranschlagen.
Handbuch der Ingenieurwissenschaften
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2021)
Das zwischen 1880 und 1914 in vier Auflagen herausgegebene Handbuch der Ingenieurwissenschaften ist heute nur wenigen bekannt. Dabei findet sich dort eine Unmenge von Informationen zu den wichtigsten bautechnischen Fragen. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses große Werk anhand der Bücher zum Wasserwesen einer größeren Zahl von Berufskollegen vorzustellen. Damit sollen Entstehungen und Entwicklungen unserer heutigen Bauwelt beschrieben, illustriert und nähergebracht werden. Auf mehr als 8 000 Seiten werden alle damals als wichtig erachteten Themen des Wasserwesens von der Hydrologie zur Hydraulik, von der Wasserversorgung zur Abwasserableitung, von Flüssen und Talsperren hin zu Häfen und Strommündungen beschrieben. Im Extremfall lässt sich dieses nahezu einzigartige Werk des Ingenieurwesens mit dem heutigen Internet vergleichen.
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Das zwischen 1880 und 1914 in vier Auflagen herausgegebene Handbuch der Ingenieurwissenschaften ist heute nur wenigen bekannt. Dabei findet sich dort eine Unmenge von Informationen zu den wichtigsten bautechnischen Fragen. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses große Werk anhand der Bücher zum Wasserwesen einer größeren Zahl von Berufskollegen vorzustellen. Damit sollen Entstehungen und Entwicklungen unserer heutigen Bauwelt beschrieben, illustriert und nähergebracht werden. Auf mehr als 8 000 Seiten werden alle damals als wichtig erachteten Themen des Wasserwesens von der Hydrologie zur Hydraulik, von der Wasserversorgung zur Abwasserableitung, von Flüssen und Talsperren hin zu Häfen und Strommündungen beschrieben. Im Extremfall lässt sich dieses nahezu einzigartige Werk des Ingenieurwesens mit dem heutigen Internet vergleichen.
Der Hochwasser-Pass im nationalen und internationalen Einsatz zur
Unterstützung der Eigenvorsorge
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2021)
Der Hochwasser-Pass ist Teil eines mehrstufigen Programms, das Boden- und Hauseigentümer für das Thema Hochwasser und Starkregen sensibilisiert und die Eigenvorsorge unterstützt. Dabei werden die Überflutungsgefahr eines Hauses bewertet und Empfehlungen für eine effektive Eigenvorsorge gegeben. Der Hochwasser-Pass wird für den internationalen Einsatz angepasst und weiterentwickelt.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2021)
Der Hochwasser-Pass ist Teil eines mehrstufigen Programms, das Boden- und Hauseigentümer für das Thema Hochwasser und Starkregen sensibilisiert und die Eigenvorsorge unterstützt. Dabei werden die Überflutungsgefahr eines Hauses bewertet und Empfehlungen für eine effektive Eigenvorsorge gegeben. Der Hochwasser-Pass wird für den internationalen Einsatz angepasst und weiterentwickelt.
Biotisches und abiotisches Monitoring eines modifizierten Denil-Passes an
einem Tieflandfluss in der Barben-Region
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (3/2021)
In der vorliegenden Studie wurde der modifizierte Denil-Pass an einem Kleinwasserkraftwerk mit Stauzielschwankungen von bis zu 60 cm biotisch und hydraulisch untersucht. Im Zuge der Untersuchungen konnte eine sehr gute Funktionalität für Kleinfische festgestellt werden, welche unabhängig von den Oberwasserspiegelschwankungen in hohen Zahlen aufsteigen konnten. Besonders bemerkenswert war dabei, dass die Fische auch unter hydraulisch ungünstigen Bedingungen hohe Aufstiegsraten aufwiesen.
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In der vorliegenden Studie wurde der modifizierte Denil-Pass an einem Kleinwasserkraftwerk mit Stauzielschwankungen von bis zu 60 cm biotisch und hydraulisch untersucht. Im Zuge der Untersuchungen konnte eine sehr gute Funktionalität für Kleinfische festgestellt werden, welche unabhängig von den Oberwasserspiegelschwankungen in hohen Zahlen aufsteigen konnten. Besonders bemerkenswert war dabei, dass die Fische auch unter hydraulisch ungünstigen Bedingungen hohe Aufstiegsraten aufwiesen.
Der modifizierte, sohlenoffene Denil-Pass - Renaissance einer kostensparenden Fischaufstiegsanlage
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (3/2021)
Denil-Pässe galten bislang als einschränkend für die Passage von bodenorientierten und schwimmschwachen Fischen. Bei dem modifizierten Denil-Pass wurde das Konzept in erster Linie dahingehend überarbeitet, dass Sohlensubstrat in den Fischpass eingebracht wurde. Durch mehrere Untersuchungen im Labor und im Feld konnte das System hydraulisch optimiert werden. Im Zuge von Funktionskontrollen in der Barben- und Forellenregion wurde die Passage eines breiten Spektrums an Arten und Größenklassen nachgewiesen. Dabei konnten auch hohe Aufstiegszahlen von bodenorientierten Kleinfischen festgestellt werden.
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Denil-Pässe galten bislang als einschränkend für die Passage von bodenorientierten und schwimmschwachen Fischen. Bei dem modifizierten Denil-Pass wurde das Konzept in erster Linie dahingehend überarbeitet, dass Sohlensubstrat in den Fischpass eingebracht wurde. Durch mehrere Untersuchungen im Labor und im Feld konnte das System hydraulisch optimiert werden. Im Zuge von Funktionskontrollen in der Barben- und Forellenregion wurde die Passage eines breiten Spektrums an Arten und Größenklassen nachgewiesen. Dabei konnten auch hohe Aufstiegszahlen von bodenorientierten Kleinfischen festgestellt werden.
