Der Datenbestand enthält für die Fläche von Nordrhein-Westfalen die Verkehrsnetze in der INSPIRE-Datenstruktur (abgeleitet aus ATKIS Basis-DLM). Der Aktualisierungszyklus beträgt einen Monat. Stand der verwendeten Daten: 30.11.2025. Der Datenbestand enthält für die Fläche von Nordrhein-Westfalen die Verkehrsnetze in der INSPIRE-Datenstruktur (abgeleitet aus ATKIS Basis-DLM). Der Aktualisierungszyklus beträgt einen Monat. Stand der verwendeten Daten: 31.10.2025.
Die IENC sind Elektronische Navigationskarten für Binnenschifffahrtsstraßen. Sie werden in Deutschland für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) von der Fachstelle für Geodäsie und Geoinformatik der WSV (FGeoWSV) hergestellt, herausgegeben und kostenfrei zur Verfügung gestellt.
Basierend auf der Grundlage zur Bemessung für Böschungs- und Sohlsicherungen an Binnenwasserstraßen (GBB, 2010) sollen Modellversuche und Berechnungen zur Porenwasserdruckentwicklung in (schluffigen) Sanden durchgeführt werden um ein mögliches Optimierungspotenzial zu bewerten. Zudem soll das Verflüssigungsverhalten dieser Sande betrachtet werden. Aufgabenstellung und Ziel Ufer von Bundeswasserstraßen unterliegen hydraulischen Einwirkungen. Schiffe z. B. erzeugen bei Vorbeifahrt am Ufer einen sogenannten Absunk, der im Boden Porenwasserüberdrücke und damit Porenströmungen erzeugt, die zur Verflüssigung einer oberflächennahen Schicht führen können. Bei konventionellen Deckwerken wird die lokale Standsicherheit der Böschungen durch das Aufbringen einer Flächenlast (Wasserbausteine) gewährleistet. Die Bemessung der Deckschicht erfolgt dabei anhand des BAW-Merkblatts „Grundlagen zur Bemessung von Böschungs- und Sohlsicherungen an Binnenwasserstraßen (GBB)“ (Bundesanstalt für Wasserbau 2010). Technisch-biologische Ufersicherungen (TBU) können dabei helfen, Wasserstraßen wieder naturnaher zu gestalten. Diese können aus einer Kombination von pflanzlicher und technischer Sicherung oder durch eine rein pflanzliche Sicherung hergestellt werden. Bei TBUs ohne technische Komponenten fehlt eine sichernde Auflast. Die Stabilität wird hier primär durch das Wurzelwerk der Pflanzen hergestellt. An bestehenden TBUs wurde beobachtet, dass besonders in den ersten Jahren nach dem Einbau Bodenerosion auftritt, obwohl die Fließgeschwindigkeiten gering sind (Fleischer und Soyeaux 2016). Möglicherweise wird der Erosionsprozess durch das Auftreten von Porenwasserüberdrücken bis hin zur Verflüssigung hervorgerufen bzw. begünstigt. In dieser Arbeit werden Versuche zur Überprüfung des Ansatzes für den Porenwasserüberdruck bei der Bemessung der Deckschichtdicke für schluffige Sande unter Auflast an der Wechseldurchströmungsanlage (WDA) durchgeführt. Zudem werden auch Versuche mit freier Oberfläche durchgeführt, um das Verhalten der entsprechenden Böden für TBUs besser einschätzen und mögliche Verflüssigungsprozesse erkennen zu können. Die Versuche werden dann nach dem BAW Merkblatt: „GBB“ (Bundesanstalt für Wasserbau 2010) sowohl mit analytischen als auch numerischen Methoden nachgerechnet, mit den Versuchsergebnissen verglichen und um eine Parameterstudie ergänzt. Hierbei steht die Überprüfung der Bemessungsgrundlagen und die Bewertung des Optimierungspotenzials der Deckwerksdicke im Vordergrund. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Als Dienstleisterin der WSV entwickelt die BAW im Referat Erdbau- und Uferschutz die Bemessungsregeln für Deckwerke an Bundeswasserstraßen und untersucht insbesondere die Standsicherheit und Weiterentwicklung naturnaher Ufersicherungen, welche zunehmend an Bedeutung gewinnen. Durch eine mögliche Optimierung der Bemessung von Deckschichtdicken könnten Ufersicherungen noch wirtschaftlicher und ressourcenschonender geplant werden. Zudem gilt es, für die weitere Planung von Wasserstraßen den immer wichtiger werdenden Aspekt einer umweltverträglichen und ökologisch sinnvollen Alternative zu Schüttsteindeckwerken voran zu treiben. Um die bereits eingesetzten technisch-biologischen Ufersicherungen weiter etablieren zu können, ist ein vertieftes Prozessverständnis der Verflüssigungsprozesse in Bereichen ohne Deckschicht für verschiedene Bodentypen (z. B. nach dem BAW-Merkblatt MAR B2, B3 und B4) notwendig.
Für naturnahe Ufersicherungen mit Pflanzen werden temporäre Filter benötigt, bis die Wurzeln die Filterfunktion übernehmen können. In dem Kooperationsprojekt mit dem Fraunhofer Institut UMSICHT, BNP Brinkmann GmbH, FKUR Kunststoff GmbH und Trivera GmbH sollen Geotextilien entwickelt werden, die die technischen Eigenschaften für drei Jahre gewährleisten und sich danach biologisch abbauen. Aufgabenstellung und Ziel Mit Einführung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sind an Binnenwasserstraßen neben den technischen Anforderungen verstärkt ökologische Aspekte zu berücksichtigen. Aus diesem Grund sollen zukünftig naturnähere Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen angewendet werden, wenn die hydraulischen Einwirkungen dies erlauben. Die Anwendbarkeit an Binnenwasserstraßen sowie die Belastbarkeit und ökologische Wirksamkeit dieser alternativen Ufersicherungen werden gegenwärtig in einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) untersucht (Auftragsnummer B3952.04.04.10151, Projekt-Website). Aus diesem Projekt ergab sich die Fragestellung für das vorliegende Forschungsvorhaben. Auch bei Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen werden in der Regel zur Gewährleistung der Filterstabilität Filter benötigt. Kornfilter sind hier nicht immer anwendbar. Im Gegensatz zu den in technischen Deckwerken üblichen Geotextil-Kunststofffiltern sollen biologisch abbaubare Materialien zur Anwendung kommen, da die Filter nur temporär für die kritische Anfangsphase benötigt werden. Bisherige Erfahrungen zeigen, dass die gegenwärtig auf dem Markt angebotenen Geotextilien aus natürlichen Materialien, z. B. aus Schafwolle oder Kokosfasern, unter Wasserstraßenbedingungen nicht ausreichend stabil sind und sich zu schnell biologisch abbauen. Benötigt werden temporäre Filtervliese, bis die Pflanzenwurzeln ausreichend gewachsen sind und die Filterfunktion übernehmen können. Im Forschungsprojekt sollen entsprechende Geotextilien entwickelt und getestet werden, die die erforderlichen technischen Eigenschaften für drei Jahre gewährleisten und sich danach vollständig biologisch abbauen. Das Vorhaben ist ein von der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördertes Kooperationsprojekt mit dem Fraunhofer-Institut UMSICHT Oberhausen und den Firmen BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, FKuR Kunststoff GmbH und Trevira GmbH & Co. KG, FKuR Kunststoff GmbH und Trevira GmbH. Die BAW beteiligt sich als assoziierter Partner. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mit den definiert abbaubaren Geotextilfiltern werden die Möglichkeiten erweitert, naturnahe Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen anzuwenden, die den Uferschutz gewährleisten und den ökologischen Zustand an Binnenwasserstraßen verbessern können. Das ist u. a. für die Uferumgestaltungen von Bedeutung, die in den nächsten Jahren im Rahmen des Bundesprogramms „Blaues Band Deutschland“ vorgesehen sind. Untersuchungsmethoden Nach Definition des Anforderungsprofils der zu entwickelnden Geotextilfilter (BAW) sind Labor-, Modell- und Naturversuche zum Nachweis der Eignung der neuen Materialien als Filter in technisch-biologischen Ufersicherungen an Binnenwasserstraßen durchzuführen. Die Laborversuche dienen der Auswahl geeigneter Fasern (Fraunhofer-Institut UMSICHT, FKuR Kunststoff GmbH, Trevira GmbH) und der Beurteilung des biologischen Abbaus (Fraunhofer-Institut UMSICHT), der technischen Eigenschaften (BAW) und der Durchwurzelbarkeit (BAW). Ergänzend wird ein Naturversuch am Rhein durchgeführt, um die Geotextilfilter als Teil naturnaher Ufersicherungen unter Wasserstraßenbedingungen zu testen (BAW, WSA Oberrhein).
Wurzeln zur Ufersicherung an Binnenwasserstraßen Berücksichtigung im Nachweis der lokalen Standsicherheit Pflanzen können mit ihren Wurzeln Uferböschungen befestigen. Diese stabilisierende Wirkung wird quantitativ untersucht, sodass sie beim lokalen Standsicherheitsnachweis berücksichtigt werden kann. Hierdurch soll der Anwendungsbereich technisch-biologischer Ufersicherungen an Binnenwassertraßen erweitert werden. Aufgabenstellung und Ziel Bei technisch-biologischen Ufersicherungen übernehmen Pflanzen bzw. eine Kombination aus Pflanzen und technischen Maßnahmen den Uferschutz. Dabei stabilisieren die Wurzeln der Pflanzen den Boden. Sie erhöhen die Scherfestigkeit und übernehmen Filterfunktionen. Diese positiven Effekte wurden bisher nicht soweit quantifiziert, dass sie in Bemessungsverfahren berücksichtigt werden konnten. Stattdessen wird aufgrund der bisherigen Erkenntnisse, u. a. aus dem BAW-Forschungsprojekt B3952.04.04.10151, ein Bemessungsverfahren empfohlen, das auf der sicheren Seite liegt. Bei diesem werden Wurzeln nicht zum Ansatz gebracht (Fleischer et al. 2021). Die stabilisierende Wirkung der Wurzeln auf Böschungen an Wasserstraßen soll quantitativ untersucht und anschließend in geeignete Berechnungsmodelle integriert werden. Ziel ist es, die Wirkung der Wurzeln bei der Bemessung technisch-biologischer Ufersicherungen zu berücksichtigen. Dadurch sollen deren Anwendungsbereiche erweitert werden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Bei all ihren Tätigkeiten muss die WSV die Bedürfnisse der Wasserwirtschaft wahren. Hierzu zählt seit Einführung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie im Jahr 2000, dass bei Ausbau und Unterhaltung der Wasserstraßen deren ökologischer Zustand verbessert werden soll, um das ökologische Potenzial der Binnenwasserstraßen auszuschöpfen. Der Ersatz eines herkömmlichen Uferdeckwerks durch eine technisch-biologische Ufersicherung bietet die Möglichkeit, die ökologischen Verhältnisse auch dort zu verbessern, wo auf einen Uferschutz nicht verzichtet werden kann. Aus diesem Grund sollen zukünftig vermehrt Pflanzen in Ufersicherungen eingesetzt werden, wenn dies die hydraulischen Belastungen erlauben. Kann die stabilisierende Wirkung der Wurzeln bei der Bemessung berücksichtigt werden, erweitert sich die Einsetzbarkeit technisch-biologischer Ufersicherungen, die kein signifikantes Flächengewicht aufweisen, wie z. B. Weidenspreitlagen oder Pflanzmatten. Hierdurch lässt sich das ökologische Potenzial an den Binnenwasserstraßen erhöhen. Untersuchungsmethoden Um Wurzeln in den Standsicherheitsnachweisen zu berücksichtigen, müssen deren Einflüsse quantifiziert werden. Hierfür sind verschiedene Labor-, Modell- und Naturversuche vorgesehen: - Aufzucht typischer, für technisch-biologische Ufersicherungen geeigneter Pflanzen, wie z. B. Weiden, Gräser oder Stauden unter definierten Bedingungen - Ermittlung der Wurzelparameter durch Wurzelaufgrabungen, Zug- und Scherfestigkeitsversuche - Ermittlung von Wurzelparametern in-situ in Uferböschungen für einen Vergleich mit den im Labor ermittelten Werten aus Pflanzversuchen, Modellergebnissen und Literaturangaben - Zusammenstellung der relevanten Wurzelparameter typischer Uferpflanzenarten für deren Integrierung in geeignete Berechnungsmodelle
Untersuchung des Verkehrsflusses durch KI-Anwendungen Verschiedene Fragestellungen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung im Zusammenhang mit Auslastung und Nutzung der Binnenwasserstraßen sind nur mithilfe eines Verkehrssimulationsmodells effizient bewertbar. Beispiele sind Fragen nach Kapazitäten, Engstellen und Transportmengen. Aufgabenstellung und Ziel Die performante Untersuchung von Verkehrsströmen ist eine wichtige Komponente für verkehrliche und wirtschaftliche Untersuchungen an Binnenwasserstraßen. Verkehrssimulationsmodelle ermöglichen es, auch unbeobachtete Verkehrsflüsse zu analysieren und zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren. Als Beispiele sind Engstellenanalysen sowie Untersuchungen zu Verkehrskapazitäten und Transportmengen in Abhängigkeit von Flottenstrukturen zu nennen. Eine Veränderung der Flottenstruktur kann durch unterschiedliche Faktoren begründet sein. Diese sind zum einen langzeitige Entwicklungen, wie Tendenzen zu größeren Schiffen, Änderungen wirtschaftlicher Konjunkturphasen oder mögliche Anpassungen an klimatische Änderungen und zum anderen kurzzeitige Einflüsse, wie extreme Wetterlagen und Wasserstände oder verkehrliche Engstellen. Engstellen können z. B. durch Havarien, Baumaßnahmen, aber auch Fehltiefen verursacht werden. Alle genannten Faktoren wirken sich auf die verkehrliche Leistungsfähigkeit der Wasserstraße und die Gütertransportmengen aus. In Kooperation mit der „Professur für Ökonometrie und Statistik, insbesondere im Verkehrswesen“ der TU Dresden wird das Mikrosimulationsmodell für Binnenwasserstraßen PERSIST (Performant Simulation of Inland Ship Traffic) entwickelt (Stachel und Hart 2021), welches vorrangig am Niederrhein, darüber hinaus aber auch an anderen Wasserstraßen, angewendet werden soll. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mithilfe des Verkehrssimulationsmodells lassen sich an hochfrequentierten Abschnitten Engstellen identifizieren, die eventuell die Kapazität der Wasserstraßen vermindern. Zudem können Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs unter Berücksichtigung veränderter hydrologischer Bedingungen, z. B. infolge des Klimawandels, untersucht werden. Damit erhält die WSV frühzeitig Informationen über potentielle verkehrliche Engstellen, welche die Wirtschaftlichkeit der Binnenschifffahrt einschränken. Die Verkehrssimulation ist darüber hinaus ein Werkzeug, mit dem sich, z. B. im Rahmen einer Verkehrsprognose und Reiseunterstützung, voraussichtliche Ankunftszeiten (ETA = Estimated Time of Arrival) von Schiffen an Schleusen und Zielhäfen ermitteln lassen. Untersuchungsmethoden Im bisherigen Projekt wurde bereits die Lateral and Longitudinal Control Policy zur lateralen und longitudinalen Steuerung eines Schiffes hinsichtlich des logischen Koordinatensystems sowie eine Decision Making Policy, welche die Überholentscheidungen des Schiffes kontrolliert, entwickelt. Um die Einsetzbarkeit von PERSIST als Fast-Time Simulator auch für anspruchsvolle Simulationsszenarien (mehr als 100 Schiffe, große Teile des Rheins) aufrecht zu erhalten, wurde PERSIST für die Parallelisierung auf Rechensystemen mit vielen CPU-Kernen vorbereitet. Anstatt alle Schiffe in einem Prozess auf einem Rechner zu simulieren, kann die Simulation nun auf beliebig viele unabhängige Prozesse verteilt werden, auch auf mehreren miteinander vernetzten Rechnern oder auf einem Großrechner mit vielen Rechenkernen. Auf einem physischen Rechenkern läuft jeweils nur ein Prozess. Bei der Verkehrssimulation bietet es sich an, den gesamten zu simulierenden räumlichen Bereich in mehrere gleich große Abschnitte zu unterteilen, den Schiffsverkehr auf diesen Abschnitten getrennt zu simulieren, d. h. zu prozessieren, und anschließend wieder zusammenzufügen. Die Anzahl der Abschnitte kann somit vor Beginn der Simulation flexibel an die Ressourcenverfügbarkeit des (Groß-)Rechners angepasst werden. (Text gekürzt)
Ziel des Projektes ist der Nachweis der numerischen Modellierbarkeit des lateralen Sedimentaustauschs von nicht-kohäsivem Material zwischen Vorland bzw. Buhnenbereich und Hauptgerinne an Binnenwasserstraßen sowie eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen numerischen Modellierungen durch die Berücksichtigung des Suspensionstransports. Aufgabenstellung und Ziel Sedimenttransportprozesse werden bislang in den numerischen flussbaulichen Modellen der Abteilung Wasserbau im Binnenbereich nahezu ausschließlich als Geschiebetransport abgebildet. Die Limitierungen durch diese Vereinfachung sind gering, sofern das vorrangige Interesse der Untersuchungen dem Hauptstrom gilt. Allerdings werden u. a. durch die Anforderungen aus der EU-Wasserrahmenrichtlinie in den Projekten an Binnenwasserstraßen zunehmend Fragestellungen aufgeworfen, die das Vorland und die Interaktion zwischen Vorland und Hauptgerinne betreffen (z. B. Verlandungen von Vorlandgewässern). Bei zunehmendem Strömungsangriff gerät das als Geschiebe transportierte Material in Suspension; es trägt somit nicht nur zur Sohlentwicklung im Hauptstrom bei, sondern gelangt in Abhängigkeit der Korngröße in die Buhnenfelder und auf das Vorland bzw. wird dort wieder remobilisiert und gegebenenfalls erneut in den Hauptstrom eingetragen. Der seitliche Ein- und Austrag kann somit einen nicht unerheblichen Anteil an der Sedimentbilanz haben. Fragestellungen zu Verlandungstendenzen auf dem Vorland oder zur morphologischen Entwicklung von Vorlandgewässern können nur unter der Berücksichtigung von Suspensionstransport beantwortet werden. Die Anschlüsse zwischen Hauptgerinne und Vorlandgewässer sind oft nicht sohlnah realisiert, um bewusst den Geschiebeeintrag zu verhindern. Ein Materialeintrag auf das Vorland und in die Vorlandgewässer erfolgt dabei vorwiegend in Suspension. Ziel des Projektes ist der Nachweis der numerischen Modellierbarkeit des lateralen Sedimentaustauschs von nicht-kohäsivem Material zwischen Vorland und Hauptgerinne an Binnenwasserstraßen sowie eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen numerischen Modellierungen durch die Berücksichtigung des Suspensionstransports. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mithilfe von prognosefähigen hydro-morphodynamischen Modellen für Geschiebetransport und Transport in Suspension können Projekte mit zunehmend ökologisch geprägten Fragestellungen effektiv und mit belastbaren Ergebnissen bearbeitet werden. Zudem ist eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen Modellierungen durch die Berücksichtigung der Suspensionsvorgänge zu erwarten. Untersuchungsmethoden Neben einem intensiven Literaturstudium werden in dem Vorhaben vor allem zweidimensionale tiefengemittelte bzw. dreidimensionale numerische Modelle unter Verwendung des Programmpakets openTELEMAC eingesetzt. Zunächst soll das numerische Modell anhand von Labormodellversuchen zum lateralen Sedimentaustausch validiert werden. Dazu gehören auch Sensitivitätsuntersuchungen für eine geeignete kombinierte Suspensions- und Geschiebetransportmodellierung an Bundeswasserstraßen im Binnenbereich. Anschließend können verschiedene Fragestellungen zum lateralen Sedimentaustausch an Prinzipmodellen und spezifischen Flussabschnitten bearbeitet werden, wie z. B. Fragen zur Vermeidung von Sedimentablagerungen bei der Anbindung von Vorlandgewässern an das Hauptgerinne und der kausale Zusammenhang zwischen der Hydrodynamik und dem lateralen Sedimenteintrag bzw. -austrag zwischen Hauptgerinne und Buhnenfeldern.
Die Ufer von Binnenwasserstraßen werden i. d. R. mit technischen Deckwerken aus Steinschüttungen oder Spundwänden gesichert, um Erosion und andere negative Auswirkungen infolge hydraulischer Belastung aus Schifffahrt zu verhindern. Grundlage der Anwendung ist ein technisches Regelwerk der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) im Jahr 2000 erhalten ökologische Gesichtspunkte bei allen Aus- und Neubaumaßnahmen an Bundeswasserstraßen einen größeren Stellenwert. Auch bei der Unterhaltung sind technische und ökologische Aspekte gleichermaßen zu berücksichtigen. Dementsprechend sind verstärkt technisch-biologische Ufersicherungen als ökologisch verträglichere Alternative zur klassischen Steinschüttung anzuwenden. Für deren Einsatz an Wasserstraßen gibt es bisher allerdings nur sehr wenig Erfahrungen und keine Regelwerke. Daher werden Untersuchungen sowohl zur hydraulischen Belastbarkeit als auch zum ökologischen Potenzial von technisch-biologischer Ufersicherungen mit dem Ziel durchgeführt, Anwendungsempfehlungen und Bemessungsgrundlagen für deren Einsatz an Bundeswasserstraßen zu erarbeiten.
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