Seit den 1930er-Jahren wurde im Raum Duisburg/Wesel der Steinkohlenbergbau auch unter dem Rheinstrom und seinen Vorländern betrieben. In Duisburg befindet sich das Bergwerk Walsum, dessen regelmäßiger Förderbetrieb im Jahr 1936 aufgenommen wurde. Die maximale Jahresförderung von ca. 3,4 Mio. t Steinkohle erbrachte die Zeche mit knapp 4.600 Beschäftigten im Jahr 1984. Als Folge des Untertagebaus traten im Bereich Walsum (Rhein-km 793 bis 798) Geländesenkungen von bis zu 9 m auf, die durch eine Anpassung der Bauwerke und durch Sohlaufhöhungen im Hauptstrom kompensiert wurden. Im Bereich der Rheinaue ist nun allerdings eine Ausuferung bereits ab mittleren Abflüssen zu beobachten. Diese lokalen Veränderungen der Abflussdynamik und des Sedimenttransportvermögens bergen die Gefahr von Anlandungen im Hauptstrom, welche die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs negativ beeinflussen können. Die Auswertung aktueller Peildaten lässt Anlandungstendenzen im Streckenbereich zwischen Walsum und Stapp erkennen. Mitte 2008 wurde, entgegen der ursprünglichen Planung, der Bergbau im Grubenfeld Walsum eingestellt und die Zeche stillgelegt. Der Beschluss zur Stilllegung war für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Anlass, Prognosen zur Stabilität der Stromsohle in dem betroffenen Rheinabschnitt zu erstellen und erforderlichenfalls geeignete Maßnahmen einzuleiten. Bereits Mitte der 1970er-Jahre hatte die WSV begonnen, die bergsenkungsbedingten Massenverluste der Stromsohle durch die Verklappung von Waschbergematerial zu kompensieren. Insgesamt wurden 13,8 Mio. t dieses Nebenprodukts der Steinkohlengewinnung im Zeitraum von 1976 bis 2008 im Stromabschnitt zwischen Rhein-km 793 und 808 eingebaut. In einigen Bereichen des Streckenabschnitts beträgt die Mächtigkeit dieser Waschbergeschichten mehrere Meter. Laboruntersuchungen belegen, dass Waschbergematerial andere Materialeigenschaften aufweist und sich in seinem Verwitterungsverhalten von natürlichem Rheinkies unterscheidet. Mobilisiertes Waschbergematerial unterliegt auf der Gewässersohle Zerfallsprozessen, mit der Tendenz, relativ schnell zwischen den deutlich härteren Kiesfraktionen zerrieben, in Suspension überführt und schließlich aus der Strecke ausgetragen zu werden. Die Untersuchungen der BAW konzentrierten sich in einem ersten Schritt auf die Ermittlung der durch die Bergsenkungen verursachten Auswirkungen auf die Morphologie der Stromsohle im Bereich von Duisburg bis Wesel. Dabei kam ein zweidimensionales Feststofftransportmodell (2D-FTM) zum Einsatz. Für diese hydromorphologischen Betrachtungen war im Vorfeld der Aufbau eines historischen Geländemodells erforderlich, welches den Vorlandzustand des Untersuchungsgebiets vor Beginn der Bergbautätigkeiten erfasst. Dieses Geländemodell wurde mit Hilfe topografischer Karten der Preußischen Landesaufnahme aus dem Jahr 1892 erstellt.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Sinnvolle Konzepte zur Regenwasserbewirtschaftung trennen die Regenabflüsse von gering und stark verschmutzten Flächen. Abflüsse von stärker verschmutzten Flächen bedürfen einer Behandlung, die den örtlichen Anforderungen an den Gewässerschutz entspricht. Die bestmögliche Reinigung und Zwischenspeicherung stärker verschmutzter Niederschlagsabflüsse ist die wesentliche Aufgabe eines Retentionsbodenfilters. Im Forschungsvorhaben sollte ein semizentraler Bodenfilter entwickelt werden, der mit geringem Flächenbedarf eine bestmögliche Reinigung stark verschmutzter Regenabflüsse von Verkehrsflächen leistet. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Nach dem bisherigen Forschungsstand kommt bei der Adsorption von Inhaltsstoffen dem Bodensubstrat in den Bodenfilteranlagen eine entscheidende Rolle zu. Die Auswahl und Entwicklung eines geeigneten Substrates erfolgte in einem dreistufigen Vorgehen. Über einer Literaturrecherche wurden Anforderungen an Bodensubstrate zur Regenwasserreinigung formuliert. Daraufhin wurden in Schüttelversuchen verschiedene Substrate ausgewählt und ihre Adsorptionseigenschaften gegenüber Schwermetallen, PAKs und Mineralölen ermittelt. Ausgehend von diesen Vorversuchen wurden verschiedene Bodenfilteraufbauten entwickelt und in halbtechnischen Lysimetern untersucht. Dazu wurden die Lysimeter in einem einjährigen Messprogramm mit stark verunreinigten Straßenabflüssen belastet. Die Gesamtfrachten an Inhaltsstoffen im Zulauf zu den Lysimetern wurden ermittelt. An Einzelereignissen wurde die Reinigungsleistung der verschiedenen Bodenfilteraufbauten ermittelt. Die Lysimeter wurden mit einer hohen hydraulischen und somit auch stofflichen Belastung beaufschlagt, die über den bisher bei der Bemessung von Bodenfilteranlagen üblichen Belastungen lagen. Aus den Messergebnissen wurden Rückschlüsse für den Einsatz von Bodenfiltern mit hoher hydraulischer Belastung bei beengten Platzverhältnissen gezogen und Empfehlungen für die Bemessung gegeben. Über die Messung der aufgebrachten Feststoffbelastung und der Durchlässigkeit der Lysimeter wurde eine eventuell eintretende Kolmation der Bodensubstrate erfasst. Fazit: Die untersuchten halbtechnischen Bodenfilter (Lysimeter) führten im Untersuchungszeitraum zu einer deutlichen Reduzierung der straßenspezifischen Schmutzstoffe geführt. Aussagen über den Langzeitbetrieb können auch mit einem Stofftransportmodell nicht gemacht werden. Insgesamt führen adsorptionsstarke Substrate zu einem höheren Rückhalt gelöster Inhaltsstoffe (Schwermetalle). Die Empfehlung des ATV-DVWK-Merkblatt 153 zum Einsatz der Bodenfilter zur Straßenentwässerung kann nach den bisherigen Untersuchungen bestätigt werden. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Belastbarkeit der eingebauten Substrate gegenüber der Chloridbelastung, die bei der Straßenentwässerung als Regelfall anzusehen ist. ...
Aktuelle wissenschaftliche Studien legen nahe, dass die aktuelle Erderwärmung durch Treibhausgasemissionen hervorgerufen wird, die vom Menschen verursacht sind. Um gegen diese Entwicklung geeignete Maßnahmen ergreifen zu können bzw. um zu überprüfen, ob solche Maßnahmen von Erfolg gekrönt sind, ist es notwendig, die Schadstoffkonzentrationen inklusive der zugehörigen Emissionsquellen genau zu kennen. Diese Informationen sind bisher jedoch sehr lückenhaft und beruhen auf sogenannten 'bottom-up' Berechnungen. Da diese Kalkulationen nicht auf direkten Messungen beruhen, weisen sie große Ungenauigkeiten auf und sind außerdem nicht in der Lage, bisher unbekannte Emissionsquellen zu identifizieren. In dem hier vorgestellten Projekt soll ein mesoskaliges Netzwerk für die Überwachung von Luftschadstoffen wie CO2, CH4, CO, NO2 und O3 aufgebaut werden, das auf dem neuartigen Konzept der differentiellen Säulenmessung beruht. Bei diesem Ansatz wird die Differenz zwischen den Luftsäulen luv- und leewärts einer Stadt gebildet. Diese Differenz ist proportional zu den emittierten Schadstoffen und somit eine Maßzahl für die Emissionen, welche in der Stadt generiert werden.Mithilfe dieser Methode wird es in Zukunft möglich sein, städtische Emissionen über lange Zeiträume hinweg zu überwachen. Damit können neue Informationen über die Generierung und Umverteilung von Luftschadstoffen gewonnen werden. Wir werden u.a. folgende zentrale Fragen beantworten: Wie verhält sich der tatsächliche Trend der CO2, CH4 und NO2 Emissionen in München über mehrere Jahre? Wo sind die Emissions-Hotspots? Wie akkurat sind die bisherigen 'bottom-up' Abschätzungen? Wie effektiv sind die Maßnahmen zur Emissionsreduzierung tatsächlich? Sind vor allem für Methan weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen notwendig? Zu diesem Zweck werden wir ein vollautomatisiertes Messnetzwerk aufbauen und passende Methoden zur Modellierung entwickeln, welche u.a. auf STILT (Stochastic Time-Inverted Lagrangian Transport) und CFD (Computational Fluid Dynamics) basieren. Mithilfe der Modellierungsresultate werden wir eine Strategie entwerfen, wie städtische Netzwerke zur Überwachung von Luftschadstoffen aufgebaut werden müssen, um repräsentative Ergebnisse zu erhalten. Außerdem können mit den so gewonnenen städtischen Emissionszahlen z.B. dem Stadtreferat, den Stadtwerken München oder der Bayerischen Staatsregierung Möglichkeiten zur Beurteilung der Effektivität der angewandten Klimaschutzmaßnahmen an die Hand gegeben werden. Das hier vorgestellte Messnetzwerk dient somit als Prototyp, um die grundlegenden Fragen zum Aufbau eines solchen Sensornetzwerks zu klären, damit objektive Aussagen zu städtischen Emissionen möglich werden. Dieses Projekt ist weltweit einmalig und wird zukunftsweisende Ergebnisse liefern.
Vulkanische Eruptionen faszinieren die Menschen seit jeher, insbesondere wenn sie mit spektakulären Blitzen in Eruptionswolken einhergehen. Dieses Phänomen wurde erstmals durch Plinius den Jüngeren bei der 79 AD Eruption des Vesuvs beschrieben und heutzutage gibt es zahlreiche ausgezeichnete Fotos von Blitzen während vulkanischer Eruptionen. Das verstärkte wissenschaftliche Interesse beruht darauf, dass Blitze relativ einfach mittels Antennen zu registrieren sind und so u.U. als Mitigationswerkzeug und zur Abschätzung der Eruptionsgröße genutzt werden könnten. Zudem legen die Miller-Ureys Experimente nahe, dass Blitze in Vulkaneruptionen die Transformation der aus vulkanischen Gasen bestehenden primordialen Atmosphäre in komplexe organische Verbindungen begünstigt haben können.Bisher sind dedizierte Modelle zur Erklärung der Blitze in vulkanischen Eruptionen jedoch nach wie vor selten. Verschiedene elektrostatische Prozesse wie Triboelektrifikation und bruchinduzierte Ladungstrennung wurden zwar schon genauer untersucht, aber in vielen Modellen wird die Eruptionswolke hinsichtlich der Blitzentstehung immer noch mit einer dreckigen Gewitterwolke verglichen, obwohl die Gemeinsamkeiten beider Wolken eher klein sind. Mittels dieses Antrags soll die Entstehung von Blitzen in Eruptionswolken durch eine neuartige Kombination von Geländemessungen, Laborexperimenten und begleitenden numerischen Modellen untersucht werden. Bei den Geländemessungen kommen Doppler Radar, Hochgeschwindigkeitsvideos, Messungen des elektrischen Feldes sowie seismische und akustische Messungen zum Einsatz, um die auftretenden Blitze eindeutig physikalischen Bedingungen in der Eruptionswolke zuzuordnen. Diese Messungen sollen am Vulkan Sakurajima in Japan durchgeführt werden, der für seine häufigen vulkanischen Eruptionen sowie das Auftreten von Blitzen bekannt ist. Die Geländedaten dokumentieren die prä-eruptiven Bedingungen, die Eruptionsgeschwindigkeiten vor und während der Blitze, die Positionen der Blitze und dazugehörige elektrische Felder, sowie Korngrößenverteilungen der Asche. Diese Daten werden durch detaillierte Laborversuche in sog. Shock tubes ergänzt, in denen sowohl natürlich als auch synthetisch hergestellte Asche verwendet wird. Untersucht werden u.a. die elektrischen Eigenschaften der Asche und der Zusammenhang zwischen den Versuchsbedingungen und dem Auftreten von Blitzen. Letztlich werden wir ein bestehendes Eruptionssäulenmodell um die Berücksichtigung der elektrischen Eigenschaften der Aschepartikel erweitern. Hiermit sollen unsere Modellvorstellungen zur Entstehung von Blitzen untersucht werden, insbesondere warum einige Eruptionen keine Blitze aufweisen während sich andere durch heftige Blitztätigkeit auszeichnen. Unsere Gelände- und Labordaten zusammen mit den numerischen Modellen werden die Bedingungen zum Auftreten vulkanischer Blitze klar eingrenzen und somit wird sich auch abschätzen lassen, inwieweit Blitze als Warnsystem genutzt werden können.
Nach wie vor koennen viele hydraulische Probleme nur ungenau geloest werden. Am Beispiel des Feststofftransports in Fliessgewaessern wird gezeigt, dass die zahlreichen an diesem Prozess beteiligten Einflussgroessen nur mehr oder weniger genau definiert werden koenen. Eigentlich muessten diese Werte durch Mehrfachmessungen statistisch erfasst und durch die entsprechende Verteilung wiedergegeben werden. Diese Einzeleinfluesse ungenauer Parameter koennen in einem Software-Tool, welches urspruenglich aus dem Bereich des konstruktiven Ingenieurbaus kommt, auf ihre gleichzeitigen Auswirkungen auf das gesuchte Endergebnis berechnet werden. Das Resultat wird als Erwartungswert mit seiner Standardabweichung erhalten. Damit koennen diejenigen Einflussgroessen, welche das Ergebnis signifikant beeinflussen und deshalb auch besonders sorgsam gemessen werden, identifiziert werden. Naechstes Ziel ist die sehr aufwendige Erweiterung dieses Konzeptes fuer instationaere Prozesse durch loesende entsprechende Differentialgleichung. Dies ist z.B. fuer Langzeitsimulationen von Erosionen oder Auflandung in Fliessgewaessern erforderlich.
Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.
bifa wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit mit der Durchführung des Projekts IPP als Instrument des betrieblichen Klimaschutzes - eine Anleitung insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) beauftragt. Im Rahmen dieses Projekts werden u. a. acht Workshops mit Vertretern der Wirtschaft durchgeführt. Der erste Workshop fand bereits im Februar 2010 unter dem Motto Grüne Logistik: Visionen - Chancen - Risiken statt. Es nahmen 13 Unternehmer aus verschiedenen Bereichen der Logistik teil. Nach kurzen Impulsvorträgen zur Integrierten Produktpolitik und Grünen Logistik wurden in drei Arbeitsgruppen Möglichkeiten der Umsetzung von grüner Logistik im eigenen Unternehmen diskutiert und Ansatzpunkte gesucht, wie durch verstärkte Kooperation und Kommunikation die umweltbezogenen Vorteile der grünen gegenüber der normalen Logistik noch weiter ausgeschöpft werden können. Das äußerst heterogene Teilnehmerfeld wurde sehr positiv bewertet. So beschreibt ein Teilnehmer: Da waren ein Unternehmer mit eigenem Fuhrpark, ein kleiner mittelständischer Spediteur, ein großer mittelständischer Spediteur und ich aus der verladenden Wirtschaft. In der abschließenden Diskussion tauchte neben zahlreichen Ansatzpunkten zur Umsetzung immer wieder eine Frage auf: Was ist Green Logistics ? Wie können wir sie messen, was umfasst sie, wer nimmt daran teil und wer bezahlt sie? . Zur Abgrenzung der grünen gegenüber der normalen Logistik müssen Standards geschaffen werden, die den Unternehmen helfen, sich noch intensiver mit Möglichkeiten der Umweltentlastung im Bereich der Logistik auseinanderzusetzen. In einem weiterführenden Workshop im April 2010 setzten sich die Teilnehmer mit diesen Fragestellungen auseinander und erarbeiteten unter dem Titel Grüne Logistik: Standards generieren und umsetzen - aber wie? Vorschläge und Handlungsempfehlungen für die Praxis. Das IPP-Projekt ist für unterschiedliche Wirtschaftszweige von großem Interesse: So wurden weitere Workshops zu Themen wie Reach , Emissionen/ CDM , Bauwirtschaft und Recycling erfolgreich durchgeführt. Methoden: Analyse und Moderation sozialer Prozesse.
Zielsetzung/Anlass Stoffeinträge in Gewässer aus der Siedlungsentwässerung haben vielfältige negative Einflüsse auf die Gewässer. So werden bspw. Schwermetalle durch die Siedlungsentwässerung in die Gewässer eingetragen. Diese Schwermetalle liegen dabei verstärkt gebunden an feinen Feststoffpartikel vor. Besonders die Fraktion < 63 µm weist enorm große Schwermetallfrachten auf. Feststoffeinträge in Gewässer haben darüber hinaus direkte Auswirkungen auf die Wasserqualität, da bspw. durch organische Anteile die Sauerstoffzehrung verstärkt wird. Des Weiteren werden durch Kolmation der Gewässersohle und des damit verbundenen verminderten Austauschs zwischen fließender Welle und dem Interstitial die Gewässerbiozönosen negativ beeinflusst. Besonders kleinere Gewässer können so durch Einleitungen aus Kanalnetzen erheblichen Feststofffrachten ausgesetzt sein und infolgedessen signifikant beeinflusst werden. Leiten Kläranlagen gereinigtes Abwasser in einen Vorfluter mit geringer Wasserführung ein, so sinkt der Verdünnungsfaktor. Das hat eine signifikante Annäherung der Substanzkonzentration an die Ablaufkonzentration der Kläranlage zur Folge. Bei einem solchen Sachverhalt kann es vor allem in Dürreperioden dazu kommen, dass insbesondere kleinere Gewässer zu fast 100 % aus gereinigtem Abwasser bestehen. Der Feststofffrachtanteil kann zur Abschätzung auftretender Umweltbelastungen in den Gewässern herangezogen werden. Durch die Umsetzung einer frachtbasierten Kanalnetzsteuerung kann und soll sichergestellt werden, dass bei der Einleitung in Gewässer zu keiner Zeit Feststofffrachten eingeleitet werden, die zu einer kritischen Konzentration mit den entsprechenden Folgen im Gewässer führen würden. Anhand eines Pilotgebietes in Köln-Rodenkirchen untersuchen die NIVUS GmbH, das Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen (FiW) e. V. und die Stadtentwässerungsbetriebe Köln die Möglichkeiten der qualitätsabhängigen Verbundsteuerung mit dem Ziel, die Gesamtemissionen zu reduzieren. Das Projektgebiet ist besonders geeignet, da es bereits über eine ausgeprägte technische Kanalinfrastruktur mit Steuermöglichkeiten, wie Pumpanlagen und Hubwehren, sowie über Online-Steuer- und Messvorrichtungen verfügt. Das Gebiet liegt derzeit schon als realitätsnahes und validiertes Berechnungsmodell mit Berücksichtigung der stofflichen Emittenten vor. Das Vorhaben kann daher zeitnah, ohne signifikante Investitionskosten und mit geringem technischem Aufwand verwirklicht werden. Die Gebietsstruktur und die Größe der Kennwerte, wie angeschlossene Einwohner, Fläche und Verschmutzungsgrad entsprechen vielen mittelgroßen Kläranlagen in Deutschland. Eine Übertragbarkeit der Methodik und der Ergebnisse ist somit gegeben. Bereits während des Projekts soll der Einsatz der geplanten Steuerung rechnerisch auf ein Modellgebiet mit einem kleineren und sensibleren Vorfluter übertragen werden. Anhand der im Projekt erarbeiteten Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses auf die Feststofffrachten können so Potenzialabschätzungen zur Reduzierung von Frachteinträgen aus Entlastungsbauwerken in empfindliche Vorfluter durch eine frachtbezogene Kanalnetzsteuerung abgeleitet und in Folgeprojekten umgesetzt werden. Diese werden anschließend mit den Umweltentlastungspotenzialen einer ungesteuerten Einleitung und einer volumenbezogenen Steuerung verglichen. Von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens werden neue Erkenntnisse zum Zusammenwirken von Abfluss und Schmutzfrachtverlauf in Mischwasserkanälen erwartet. Des Weiteren soll eine umsetzbare und übertragbare Lösung für die Online-Frachtdatenerfassung im Kanal gefunden und beschrieben werden. Im Rahmen des Vorhabens soll eine frachtbasierte Bewirtschaftung zur Entlastung der Gewässer und Verstetigung der Frachten im Zulauf der Kläranlagen konzipiert werden, woraus ein wesentlicher Beitrag zur Umweltentlastung erwartet wird. (Text gekürzt)
Untersuchungen zur Geschiebedynamik mithilfe von Radiotelemetrie- und RFID-Tracern Die BAW strebt in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur Wien die Nutzung von Radiotelemetrie-Tracern am Oberrhein an. Die Tracer sollen Informationen über die Geschiebedynamik (u.a. Transportbeginn, Transportweiten/-geschwindigkeiten) in Abhängigkeit von verschiedenen hydrologischen Bedingungen liefern. Aufgabenstellung und Ziel Der Oberrhein ist aufgrund von Laufverkürzungen und Staustufenbau anthropogen hochgradig überprägt. Unterhalb der Staustufe Iffezheim erfordert Geschiebeknappheit eine dauerhafte Sedimentzugabe, die zusätzlich zur Komplexität der morphologischen Prozesse beiträgt. Heterogene Sohllagenentwicklungen und sich lokal ausprägende Anlandungen und Kolke machen ein aufwändiges Geschiebemanagement notwendig (BAW 2010; BfG 2010). Trotz des stetig wachsenden Systemverständnisses verbleiben jedoch Kenntnislücken zur Geschiebedynamik, die es mit Blick auf verkehrliche, ökologische und wasserwirtschaftliche Maßnahmen in der Strecke zu schließen gilt. Auf Höhe des Lorcher Werths am Mittelrhein findet Geschiebetrieb hauptsächlich im Hauptarm des Rheins statt. Dieser Bereich stellt einen verkehrlichen Engpass dar (BAW 2022), dessen Ursachen es besser zu verstehen gilt. Zusätzlich muss die Wirkung der zur Engpassbeseitigung umzusetzenden Maßnahmen gut dokumentiert sein. Geschiebedynamik-Untersuchungen im Haupt- und Nebenarm können hier einen wertvollen Beitrag leisten. Ziel dieses FuE-Vorhabens ist es, mit innovativen Verfahren gegenüber konventionellen Methoden weiter reichende Informationen über die Geschiebetransportprozesse im Ober- und Mittelrhein zu erlangen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Durch den Einsatz von Radiotelemetrie-Tracern können zeitlich wie räumlich hoch aufgelöste Erkenntnisse zur abflussabhängigen Grobkiesdynamik gewonnen werden. Dies ist sowohl im Bereich der Geschiebezugabe Iffezheim als auch lokal, z. B. in Anlandungs- und Erosionsbereichen und in anderen Strecken möglich. Ergänzend zu bestehenden Monitoring-Maßnahmen bieten die gewonnenen Erkenntnisse eine fundierte Grundlage für die zukünftige Erarbeitung und Weiterentwicklung von Geschiebezugabe- und Geschiebemanagement-Strategien, die Überprüfung von Sohlstabiliserungsmaßnahmen sowie die Planung von verschiedenen flussregelnden Maßnahmen. Sie tragen somit zur Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt bei. Mittelfristig ist die Nutzung der Tracer auch außerhalb des Rheingebiets denkbar. Radiofrequenz-Identifikations-Tracer (RFID) können zeitlich hoch aufgelöste Erkenntnisse zur abflussabhängigen Mittel- und Grobkiesdynamik in Nebenarmen liefern. Am Lorcher Werth soll ihr Einsatz den Ist-Zustand dokumentieren, um eine Bewertung der Wirkung von Maßnahmen zur Engpassbeseitigung zu ermöglichen. Ihre Anwendung ist zudem für morphodynamische Fragestellungen bei zukünftigen ökologisch orientierten Seitengewässeranbindungen denkbar. Untersuchungsmethoden Radiotelemetrie-Geschiebetracer sind künstlich gefertigte Tracersteine (Liedermann et al. 2013). Um einen Sender im Kern wird mit Zwei-Komponenten-Knetmasse ein künstlicher, natürlich geformter Stein modelliert (Bild 1). Die Beigabe von Bleikügelchen gewährleistet eine natürliche Dichte des Tracers. Nach Ausbringung der Tracer auf die Flusssohle erfolgt die bootsgestützte Suche mittels Richtantenne von der Wasseroberfläche aus. Die Tracer sind z. T. über ihre Sendefrequenz und v. a. über IDs unterscheidbar und können je nach Sendergröße und entsprechend gewählten Einstellungen mehrere Jahre aktiv bleiben. Gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) wurden die Sender eines Herstellers und die bewährte Tracer-Bauvariante sowie die Detektiermethodik im Oberrhein getestet und anschließend für diesen optimiert. Die optimierte Variante wurde dann in Rinnen- und Naturversuchen überprüft. (Text gekürzt)
Rund 140 Millionen Tonnen Kohlendioxid (CO2) pustet der Straßenverkehr in Deutschland jährlich in die Luft. Gleichzeitig ist es das Ziel der Bundesregierung, den CO2-Ausstoß in den kommenden zehn Jahren deutlich zu verringern. Der Ausbau der Elektromobilität soll Abhilfe schaffen. Doch häufig fehlt es noch an praktikablen Lösungen. Für kurze Fahrten in Städten sieht die Science to Business GmbH der Hochschule Osnabrück in Elektrorollern eine umweltschonende und alltagstaugliche Alternative. Mit einer Studie zum Mobilitätsverhalten und zu infrastrukturellen Anforderungen sollen Erkenntnisse für künftige Verkehrskonzepte gewonnen und der 'Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität' gestärkt werden. Osnabrück steht stellvertretend für Städte mit 100.000 bis 300.000 Einwohnern mit starkem Pendelverkehr. Elektroroller können hier zur akzeptanzfähigen Alternative zum Auto werden. Welche Herausforderungen sich dabei an Infrastruktur und Technik stellen, soll erforscht werden. Bevor eine Vielzahl an elektrisch betriebenen Fahrzeugen auf die Straße gehen kann, müssen zunächst die entsprechenden Stromtankstellen eingerichtet werden. Wie dieses Netzwerk für den Verbraucher am besten ausgestaltet wird, sollen die Ergebnisse der Studie deutlich machen: Von den Mobilitätsmustern lasse sich auf die optimale Infrastruktur schließen. Gleichzeitig sollen Daten zum Energieverbrauch sowie zur Ladedauer und Leistung der Elektroroller erfasst werden. Dazu wird ein Datenlogger entwickelt, mit dem eine Flotte von Elektrorollern ausgestattet werden soll. Mit diesen Datenloggern ließen sich die Fahrzeug- und Nutzungsprofile der innovativen Zweiräder erfassen. Unterschiedliche Unternehmen und Privatpersonen sollen dann mit den Modellrollern über Osnabrücks Straßen düsen. Mit einem Fahrtenbuch werden die Zahlen des Datenloggers ergänzt. Nach Auswertung des Materials wird aufzeigt, welche Probleme Industrie und Energieversorger noch bearbeiten müssen, bevor Elektrofahrzeuge zu einer echten wirtschaftlichen Alternative für den Endkunden werden.
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