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Überschwemmungsgefährdetes Gebiet der Vereinigten Weißeritz (WMS Dienst)

Das in Kartenform dargestellte überschwemmungsgefährdete Gebiet beruht auf § 75 Abs. 1 Nr.1 und Abs. 2 SächsWG. Es handelt sich um ein Gebiet, das erst bei Überschreiten eines Hochwasser-Ereignisses, wie es statistisch einmal in 100 Jahren zu erwarten ist, überschwemmt wird. Gemäß § 75 Abs. 2 S. 2 SächsWG wurde das Extremereignis gemäß Gefahrenkarte des Hochwasserschutzkonzeptes für die Weißeritz (Zuständigkeit: Freistaat Sachsen, Landestalsperrenveraltung) herangezogen. Es entspricht dem Überschwemmungsgebiet des Hochwassers der Weißeritz vom 12./13. August 2002. Das Wiederkehrintervall dieses Ereignisses wurde vom LfULG mit 500 Jahren (Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie; Ereignisanalyse Hochwasser 2002 in den Osterzgebirgsflüssen; Juli 2004) angegeben, die Abflussmenge wurde mit etwa 450 m3/s angegeben. Es handelte sich um das größte bisher beobachtete Hochwasser der Weißeritz. Die Abflussmenge betrug in etwa das 1,5fache des bis dahin größten Hochwassers vom 30. Juli 1897. Im Juni 2013 ereignete sich das viertgrößte Weißeritzhochwasser seit Beobachtungsbeginn. Die Abflussmenge lag zwischen 150 und 170 m3/s, die abschließende Auswertung seitens der zuständigen Behörden des Freistaates steht noch aus. Bis voraussichtlich 2020 wird die Vereinigte Weißeritz in Dresden so ausgebaut, dass ein Hochwasser wie im August 2002 ohne großflächige Ausuferungen im Flussbett abgeführt werden kann. Die Leistungsfähigkeit des Gewässerbettes liegt gegenwärtig etwa bei HQ100 (Abflussmenge 234 m³/s). Bis dahin ist bei extremen Ereignissen noch mit großflächigen Überschwemmungen und in der Folge mit Gefahren und Beeinträchtigungen des Wohls der Allgemeinheit und öffentlichen Sicherheit und Ordnung zu rechnen (Gefährdung von Leben bzw. erhebliche Gesundheits- und Sachschäden). Im dargestellten überschwemmungsgefährdeten Gebiet sind gemäß § 75 Abs. 5 SächsWG dem Risiko angepasste planerische und bautechnische Maßnahmen zu ergreifen, um Schäden durch eindringendes Wasser soweit wie möglich zu verhindern. Insbesondere sind bautechnische Maßnahmen vorzunehmen, um den Eintrag wassergefährdender Stoffe bei Überschwemmungen zu verhindern.

Eignung von Phragmites als nachwachsender Rohstoff

Die oekologische Versuchsfarm des Instituts fuer Oekologie der Pflanzen im ariden Suedwesten Afrikas wird von einem Salzfluss durchschnitten, dessen Flussbett und Flussufer auf ca 10 km Laenge und 200 m Breite von dichten Phragmites-Bestaenden bewachsen wird. An diesen Bestaenden werden produktionsbiologische Untersuchungen durchgefuehrt mit dem Ziel, die Eignung von Phragmites australis als nachwachsender Rohstoff zu charakterisieren.

Quantifizierung der Gerinnespeicherung von kohäsiven Feinpartikeln im Verlauf von künstlich erzeugten Hochwasserwellen und stationären Trockenwetterrandbedingungen

Kohäsive Feinpartikel sind potentielle Träger von anorganischen und organischen Schadstoffen und spielen eine entscheidende Rolle beim Stoffaustausch zwischen Wasserkörper, Schwebstoff und Sediment. Daher ist die Kenntnis der Depositionsdynamik dieser Feinpartikel ein wichtiger Baustein für ein effizientes Sedimentmanagement und eine physikalisch basierte Modellierung des Schadstofftransfers in Fließgewässern. Es überrascht jedoch, dass sich Untersuchungen zum Transport- und Sedimentationsverhalten kohäsiver Partikel bisher häufig auf definierte stationäre Randbedingungen im Labormaßstab und Trockenwetterbedingungen im Gelände konzentrieren. Weitgehend ungeklärt ist hingegen das Verhalten von Feinpartikeln und deren Speicherung im Gerinnebett während der dynamischen Phase von Hochwasserereignissen. Um die im Gerinne ablaufenden Prozesse weitgehend unabhängig von den Einzugsgebietsprozessen zu untersuchen hat sich in unserer Arbeitsgruppe seit nunmehr über 10 Jahren ein Ansatz mit künstlich generierten Hochwasserwellen bewährt. Es ist ein genereller Vorteil von solchen Geländeexperimenten, dass einzelne steuernde Größen ausgeschlossen oder gezielt kontrolliert werden können. Außerdem ist ein solcher Ansatz eine Voraussetzung, um die Aussagekraft experimentell gewonnener Laborergebnisse zur potentiell hohen Feinpartikel-Retention in Sand- und Kiessedimenten in einem natürlichen System zu validieren. Das übergeordnete Ziel des hier beantragten Projekts ist es, die Gerinnespeicherung kohäsiver Feinpartikel in einem natürlichen System bei variierenden hydrologisch-hydraulischen Randbedingungen zu quantifizieren. Zu diesem Zweck werden standardisierte Feinpartikeltracer (Kaolinit, d50 = 2ìm, ñ = 2,6 g/cm3) sowohl im Verlauf von künstlich generierten Hochwasserwellen als auch während stationärer Trockenwetterbedingungen in einen Mittelgebirgsbach induziert. Die Retention und Sedimentation der eingegebenen Feinpartikel wird gezielt in kleinräumig variierenden Flussbettstrukturen (Hyporheische Zone, Stillwasserzonen, Gerinnerandbereiche, Riffle-Pool-Sequenzen) und für einzelne Gerinneabschnitte erfasst. Die Quantifizierung der Speicherung erfolgt mit bereits erprobten Resuspensionstechniken und Sedimentfallen sowie einer in Pilotprojekten erfolgreich getesteten Tracerfrachtberechnung mittels FTIR-DRIFT Spektroskopie an mehreren Basismessstationen im Längsprofil. In einem interdisziplinären Forscherverbund mit Kollegen des 'Hydraulics Laboratory' und des 'Dept. of Civil Engineering' der Universität Gent, der 'Ecosystem Management Research Group, Dept. of Biology' der Universität Antwerpen und des 'Dept. of Hydrology and Hydraulic Engineering' der Freien Universität Brüssel in Belgien wird darüber hinaus die Transport- und Speicherdynamik der Feinpartikel mit der neuen, FORTRAN basierten Modellierungssoftware 'FEMME' ('Flexible Environment for Mathematically Modelling the Environment') abgebildet.

Ingenieurgeologische Karte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Salzstockhochlagen

Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte ISH50 wurde auf Basis des Geotektonischen Atlas von Nordwestdeutschland 1:100.000 Salzstockhochlagen gekennzeichnet, in denen Salzgesteine oberhalb von -200 m NN – in wenigen Ausnahme oberhalb von -300 m NN – auftreten und von Grundwasser führenden Schichten umgeben sind. Hier können durch Auslaugung im Bereich des Salzspiegels flächenhafte Senkungen und durch Auslaugung im Bereich des Gipshutes Erdfälle entstehen. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).

Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50 000

Die Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50.000 stellt die Bodenverbreitung im Land flächendeckend dar. Jeder Fläche ist eine bodensystematische Einheit (Bodentyp) eine Bodenartenschichtung, eine Schichtung des Ausgangsgesteins der Bodenbildung und eine stratigraphische Schichtung der Ausgangsgesteine zugeordnet. Die Farbe der Legendeneinheiten wird durch die Bodentypen bestimmt. Über- und unterlagernde Böden oder Sedimente werden durch Schraffuren gekennzeichnet. Die Böden werden bis 2m unter Geländeoberfläche beschrieben. Böden von Gewässerbetten werden nicht ausgewiesen. Wattflächen werden undifferenziert dargestellt. Die Bezeichnungen der Bodentypen (bodensystematischen Einheiten) und Bodenarten beziehen sich auf die Bodenkundliche Kartieranleitung (Ad-hoc-AG Boden 2005). Übersetzungen (Volltexte) aller Kürzel sind in den Begleittabellen enthalten.

Reliefklassifikationsindex (10 m Rasterdaten) (WMS Dienst)

Der Terrain Classification Index = (TCIlow) ist ein dimensionsloser Index im Wertebereich von 0-2. Er überhöht geringste Höhendifferenzen, insbesondere in Tiefenbereichen. Auch bei geringsten Reliefunterschieden werden Gerinne und flache Senken erkennbar. In der Nähe von anthropogenen Bauwerken wie Deichen, Dämmen oder Halden können Reste oder Artefakte die Werte verfälschen. Der Reliefklassifikationsindex TCIlow beruht auf dem nach 10m generalisierten digitalen Höhenmodel von Niedersachsen (DGM1) und wird aus den komplexen Reliefparametern Höhe über Tiefenlinie, Einzugsgebietsgröße und modifizierten Bodenfeuchteindex berechnet (BOCK, BÖHNER, CONRAD, KÖTHE & RINGELER (2007)). BOCK, M., BÖHNER, J., CONRAD, O., KÖTHE, R. & RINGELER, A. (2007): Methods for creating Functional Soil Databases and applying Digital Soil Mapping with SAGA GIS. - In: Hengl, T. et al. (Eds.) Status and prospect of soil information in south-eastern Europe: soil databases, projects and applications. - EUR 22646 EN, 149-163, Scientific and Technical Research series, Office for Official Publications of the European Communities; Luxemburg.

Erweiterung eines hydraulisch-mechanisch gekoppelten Modellwerkzeugs für Geotechnische Analysen

Hydraulische Beanspruchung von Gewässersohle und Ufersicherung infolge Schiffswellen Das Vorhaben steht in Bezug zu laufenden FuE-Vorhaben der Abteilung Geotechnik. So sollen Modellerweiterungen das entstehen von scher-induzierten Porenwasserdrücken (Fragestellungen des Referats G2) und das wirken von Wurzeln im Bodenmaterial (Fragestellung des Referats G4) in der numerischen Abbildung beurteilbar machen. Aufgabenstellung und Ziel Der Schiffsverkehr führt zu temporären Wasserspiegelschwankungen, die auf die Kanalsohle und die Uferbereiche in Form von induzierten Strömungskräften einwirken. Diese hydraulischen Einwirkungen sind gerade aufgrund ihres zeitlichen Verlaufs von besonderer Bedeutung für die Scherfestigkeit der Gewässersohle und damit für die Standsicherheit der Ufereinfassungen. Ziel des Forschungsvorhabens ist ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Grundwasserströmung und Korngerüst, die durch Schiffswellen in der Gewässersohle hervorgerufen werden. Die Gewässersohle wird dabei als poröses Medium betrachtet, das aus den Bodenkörnern, dem Korngerüst sowie dem Porenfluid besteht. Die hydraulische Durchlässigkeit (bezogen auf die Absunkgeschwindigkeit), die Steifigkeit des Korngerüstes und die Steifigkeit des Porenfluids sind entscheidende Faktoren für die Entstehung von lokalen Porenwasserüberdrücken und die sich daraus ergebenden Strömungsprozesse. Wobei die Steifigkeit des Korngerüsts im Wesentlichen durch die Menge der natürlich vorkommenden Gasblasen im Porenraum beeinflusst wird. Dieses Projekt untersucht die Interaktion zwischen den Wasserspiegelschwankungen in Oberflächengewässern und der Gewässersohle anhand von mathematisch-analytischen sowie numerischen Methoden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Ziel ist es, eine umfassende und fundierte Beratung der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes sicherzustellen. Dazu ist es erforderlich, geeignete Modellierungswerkzeuge weiterzuentwickeln und deren Qualität zu sichern. Diese Analysemethoden sollten in der Lage sein, die Wechselwirkungen zwischen Strömung, Bodenverformung und Grundwasserströmung zu beschreiben. Ein vertieftes Prozessverständnis soll eine sicherheitstechnisch und wirtschaftlich zuverlässige Auslegung von Ufersicherungen unterstützen. Untersuchungsmethoden Grundlage der Untersuchungen bildet eine zeitliche, schiffsinduzierte Druckrandbedingung auf dem Gewässerbett, die durch eine lineare Approximation vereinfacht wird. Diese vereinfachte Darstellung dient als Randbedingung für eine analytische Lösung (Montenegro et al. 2015). Für eine eindimensionale Bodensäule und homogene Bodenverhältnisse liefert diese Gleichung, die aus der Druckrandbedingung resultierenden Porenwasserüberdruckverteilungen zu beliebigen Zeitpunkten. Diese analytische Lösung wird verwendet, um den Einfluss einer Wasserspiegelabsenkung auf einen kohäsionslosen Boden zu untersuchen. Hierzu wird die Porenwasserdruckverteilung am Zeitpunkt des maximalen Wellenabsunks ausgewertet. Ein Absunk von 0,6 m in 5 s wurde als charakteristischer Bugabsunk an den Wasserstraßen ermittelt. Aus den daraus resultierenden Druckverteilungen werden die entsprechenden Verteilungen des hydraulischen Gradienten und der effektiven Spannung bestimmt, um die Sohlstabilitäten für verschiedene Baugrundbedingungen zu beurteilen.

Rekonstruktion des Spitzenabflusses von Hochwässern in historischer Zeit im Rhein- und Maintal vor Beginn der Pegelmessungen

Die aktuellen Katastrophenhochwässer in Mitteleuropa lassen die Frage der zu erwarten-den Größenordnung von Hochwässern insbesondere auch vor dem rezenten Klimawandel laut werden. Aus historischer Zeit bieten die überlieferten Hochwasserstände u.a. von Rhein und Main einen bislang unzureichenden Informationsschatz. Hier besteht jedoch das Problem, dass die historischen Hochwasserstände wegen des Ausbaus der Flüsse zu Schifffahrtsstraßen und der Einengung der Auen durch Bebauung nicht direkt in heutige Zeit übertragen werden können. Die Rekonstruktion der Scheitelabflüsse der Hochwasser in historischer Zeit steht vor methodischen Schwierigkeiten, die bearbeitet werden sollen, um durch die Übertrag des Abflusses adäquate heutige Wasserstände bestimmen und so das aus dem historischen Erfahrungsschatz überlieferte Wissen heute besser nutzen zu können. Der Hochwasserscheitelabfluss in historischer Zeit wird durch Analyse der hydraulischen Verhältnisse der ursprünglichen Flussbetten und -auen rekonstruiert. Dabei werden die aus der Flächennutzung bzw. Gerinnebeschaffenheit resultierende hydraulische Rauigkeit, die darauf basierende jeweilige Fließgeschwindigkeit und schließlich der resultierende Abflussanteil bestimmt. Eine analoge Vorgehensweise für rezente, gemessene Hochwasser dient der Kalibrierung. Abschließend werden die Untersuchungsmethoden mit den Ergebnissen methodisch anderer Ansätze verglichen und zu rezenten Extremhochwässern in Beziehung gesetzt.

Die Bestimmung des Einflusses anthropogener Eingriffe auf die Abflussbildung sowie auf den Abflussvorgang im Gerinne mit Hilfe von Parameterschaetzverfahren

Die Berechnung des Ablaufs von Hochwasserwellen in natuerlichen Gerinnen

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