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WRRL-Maßnahme "Maßnahmen zur Reduzierung der Belastungen aus anderen diffusen Quellen (OW)" für den Flusswasserkörper "Lech von Theresienbrücke Füssen bis Staustufe 1 (Kraftwerk Roßhaupten)"

Dieser Inhalt beschreibt die "Maßnahmen zur Reduzierung der Belastungen aus anderen diffusen Quellen (OW)" (mit der ID 36) für den Flusswasserkörper "Lech von Theresienbrücke Füssen bis Staustufe 1 (Kraftwerk Roßhaupten)" (mit der ID: DERW_DEBY_1_F129). Sie wird im Rahmen der Wasserrahmenrichtlinie durchgeführt. Der Bewirtschaftungszeitraum ist 2022-2027.

Chemischer Angriff auf geotechnische Elemente - in situ Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe

Die Tragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen kann durch den Angriff betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe markant verringert werden. Daher sollen geeignete Untersuchungsmethoden zur Erfassung der dauerhaften in situ Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe sowie physikochemische Schutzmechanismen für die Herstellung der Bauteile konzipiert werden. Aufgabenstellung und Ziel Aktuell gibt es bei den laufenden Projekten der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich deren dauerhafter Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Exemplarisch seien hier nur die Einwirkungen infolge von Ammonium bei der 5. Schleuse Brunsbüttel, infolge von kalklösender Kohlensäure an der Dortmund-Ems-Kanal (DEK)-Nordstrecke und an der Stadtstrecke Oldenburg sowie infolge von Sulfat an den Staustufen Besigheim und Hessigheim aufgeführt. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk und in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens wird folgenden Fragestellungen nachgegangen: 1. Einwirkungen: Entwicklung geeigneter Untersuchungsmethoden zur Erfassung der dauerhaften In-situ-Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe aus Böden und Wässern auf geotechnische Elemente, Konzeption physikochemischer Schutzmechanismen bei der Herstellung. (Bearbeitung: K5, G3) 2. Widerstand: Wie verhalten sich Mörtel bzw. Beton der geotechnischen Elemente bei unterschiedlichen Einwirkungen? Wie kann der Widerstand zielsicher und dauerhaft beeinflusst werden? (Bearbeitung: B3, B2) 3. Tragverhalten: Welche Auswirkungen auf das Tragverhalten haben Veränderungen am Mörtel bzw. Beton geotechnischer Elemente als Folge eines chemischen Angriffs? (Bearbeitung: G2) Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Bei Bauvorhaben an Bundeswasserstraßen werden geotechnische Elemente wie Verpressanker, Kleinverpresspfähle und Betonpfähle aufgrund ihrer kostengünstigen und technisch ausgereiften Herstellung häufig eingesetzt. Typische Einsatzgebiete bilden dabei die Auftriebssicherung von Schleusen- und Wehrsohlen und die Rückverankerung von Ufereinfassungen sowie die temporäre Sicherung von Baugruben. Liegen erhöhte Gehalte betonaggressiver Substanzen in Grundwasser und Boden vor, können die vorgenannten geotechnische Elemente hingegen häufig nicht als dauerhafte Bauteile eingesetzt werden. In diesen Fällen ist man gezwungen, auf meist kosten- und platzintensivere Lösungen wie beispielsweise Stahlrammpfähle oder Ankertafeln und -wände zurückzugreifen. Infolgedessen ergeben sich für die zu erstellenden Bauwerke teils deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen und längere Bauzeiten. Untersuchungsmethoden Um im Vorfeld eine grobe Ersteinschätzung der zu erwartenden Betonaggressivität zu treffen und Laboranalysen auf ihre Plausibilität zu prüfen, wurden Karten zur potenziellen Betonaggressivität erstellt. Grundlage dafür sind die Hydrochemischen Hintergrundwerte, die von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe als „Web Map Service“ der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden (Wagner et al. 2011). Für insgesamt 186 hydro-geochemische Einheiten, die sich aus geologisch-genetischen, lithologischen und hydrochemischen Gesichtspunkten in Deutschland ergeben, wurden die räumliche Verteilung der jeweiligen Expositionsklassen nach der DIN 4030, die sich aus den Hintergrundwerten für die Wasserinhaltsstoffe Ammonium, Magnesium und Sulfat ableiten lässt, dargestellt. (Text gekürzt)

Bedeutung der Durchgängigkeit für Populationen wandernder Fischarten in Bundeswasserstraßen

Veranlassung Mit der Novellierung des Wasserhaushaltsgesetzes am 1. März 2010 (WHG) wurde die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) dazu verpflichtet, die ökologische Durchgängigkeit an ihren Staustufen wiederherzustellen. Ziele sind der gute ökologische Zustand (GÖZ) bzw. das gute ökologische Potenzial (GÖP) der Wasserkörper gemäß Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) bzw. WHG. Die WSV hat zunächst Maßnahmen zur Herstellung der fischökologischen Durchgängigkeit und hier speziell zum Fischaufstieg priorisiert. An mehr als 200 Standorten der BWaStr müssen dazu Fischaufstiegsanlagen (FAA) sowie teilweise auch Fischabstiegsanlagen (FAbA) gebaut werden. Die Funktionsfähigkeit dieser Anlagen lässt sich direkt am Standort bewerten. Das BfG-Projekt "Entwicklung eines Methodenstandards zur biologischen Funktionskontrolle von Fischaufstiegsanlagen an Bundeswasserstraßen" adressiert hierzu die Herausforderungen an BWaStr. Um aber einzuschätzen, ob die Maßnahmen Bedingungen schaffen, unter denen GÖZ oder GÖP des Wasserkörpers tatsächlich erreichbar sind, muss es möglich sein, die Betrachtung auf den betroffenen Flussabschnitt und darüber hinaus zu erweitern. Dafür ist entscheidend, ab welchem Grad der Durchgängigkeit sich dort stabile Populationen der Fischzönose etablieren können. Dies ist in den BWaStr bislang nicht quantifizierbar, da es aktuell keine passenden Modelle oder Werkzeuge gibt, die eine entsprechend integrative Beurteilung ermöglichen. An dieser Stelle setzt das Projekt FischPop an. Für die BWaStr soll es ein Werkzeug entwickeln, welches Populationsaspekte in Verbindung mit der Ausprägung und Verfügbarkeit von Habitaten sowie ihrer Konnektivität modellhaft abbildet. Durch einen Metapopulationsansatz sollen die drei Komponenten miteinander verknüpft werden, um großskalig populationsökologische Prozesse zu modellieren. Dies ermöglicht es nicht nur, die Auswirkungen einer konkreten FAA auf die Populationen zu beurteilen, sondern auch kumulative Auswirkungen mehrerer Barrieren einzuschätzen, was der Realität der meisten BWaStr entspricht. Während zunächst der Fokus auf der Bewertung der Durchgängigkeit liegen wird, kann ein solches Modell perspektivisch auch dabei helfen, die Bedeutung der verfügbaren Fischhabitate für die Fischpopulationen zu quantifizieren und zu beurteilen. Ziele Gesamtziel: - Modellanwendung entwickeln, mit der abgeschätzt werden kann, ob die gegebene Durchgängigkeit einer FAA bzw. eines Querbauwerks-Standortes die Entwicklung vitaler Fischpopulationen ermöglicht (Populationsmodell inklusive Konnektivitätsmodul und Habitatmodul) Teilziele: - theoretisches Modell entwickeln, zunächst für eine Art/Artengruppe - theoretisches Modell ausweiten auf insgesamt mindestens drei Arten/Artengruppen mit unterschiedlichen Ansprüchen an den Lebensraum - Modellanwendung anhand konkreter Projektgebiete kalibrieren und verifizieren - auf Grundlage der Modellanwendung Bewertungswerkzeug für konkrete Querbauwerks-Standorte entwickeln Das Projekt "Bedeutung der Durchgängigkeit für Populationen wandernder Fischarten in Bundeswasserstraßen" ist Teil des FuE-Rahmenkonzeptes zur ökologischen Durchgängigkeit der Bundeswasserstraßen (BWaStr). Die übergreifenden Ziele und die weiteren in diesem Rahmen durchgeführten FuE-Projekte sind unter der Projektnummer M39630404009 nachzulesen (Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit für Fische an den Staustufen der Bundeswasserstraßen - Rahmenkonzept für Forschung und Entwicklung). Die ökologische Resilienz von Fischpopulationen in Flussökosystemen basiert auf einer erfolgreichen Fortpflanzung und Rekrutierung, dem Zugang zu verfügbaren Ressourcen und der Erreichbarkeit von unterschiedlichen Habitaten. Bei der Restaurierung von Flüssen verbessern vor allem solche Projekte die Diversität der Fischfauna und die Bestandsentwicklung einzelner Fischarten, deren Maßnahmen eine Verbesserung sowohl der hydromorphologischen Habitate als auch der ökologischen Durchgängigkeit beinha

Resiliente Abfluss- und Stauregelung der Wasserstraßen bei extremen Niederschlagsereignissen

Abflussprognosen zur Bewältigung von Extremwetterlagen Um das Transportaufkommen in Deutschland auch unter schwierigen Bedingungen zu bewältigen und dies aufrecht zu erhalten bzw. zu steigern, sind verkehrsträgerübergreifende Lösungsansätze notwendig. Ziel dieses Projekt ist es, die Resilienz und die Verfügbarkeit des Verkehrsträgers Wasserstraße bei extremen Wetterereignissen zu erhöhen. Aufgabenstellung und Ziel Etwa 3.000 km der Bundeswasserstraßen sind mit Staustufen ausgebaut, die meist aus einem beweglichen Wehr, einer Schleuse und einem Laufwasserkraftwerk bestehen. Durch das Ändern des Abflusses über das Kraftwerk und über das Wehr hält ein lokaler Regler den gewünschten Oberwasserstand innerhalb der vorgegebenen Stauzieltoleranz. Die Abfluss- und Stauregelung soll dabei mehrere, mitunter gegensätzliche Ziele erfüllen: Einhaltung des Stauziels innerhalb der festgelegten Toleranz, Verminderung von Abflussschwankungen, optimale Nutzung der Wasserkraft und Minimierung des Verschleißes der Wehrverschlüsse. Im Zuge des Klimawandels ist mit einer Zunahme extremer Wetterereignisse zu rechnen. Die Abfluss- und Stauregelung steht gerade in Niedrigwasserperioden vor wachsenden Herausforderungen. Schwankungen des Abflusses sind in diesen Phasen schwierig auszugleichen und Über- bzw. Unterschreitungen der Stauzieltoleranz sind nicht auszuschließen. Dadurch entsteht eine Gefahr für die Schifffahrt. Ziel des vorgestellten Vorhabens ist es, anhand einer fundierten Datenanalyse und der Methode des maschinellen Lernens Zusammenhänge zwischen Niederschlagsereignissen und Abflussschwankungen vertieft zu untersuchen. Zusätzlich sollen Abflussprognosen erstellt werden, welche die Abfluss- und Stauregelung unterstützen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die Verwendung maschinellen Lernens für Abflussvorhersagen auf der Basis von Niederschlags- und Zuflussdaten stellt ein vielversprechendes Werkzeug für die WSV dar. Prognosen schaffen einen vorausschauenden Handlungsspielraum für die Abfluss- und Stauregelung, sodass starke Wasserstandsund Abflussschwankungen minimiert und damit die Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt erhöht werden. Die Resilienz der Wasserstraße wird dadurch auch unter den zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels gesteigert. Untersuchungsmethoden Das Verfahren wird exemplarisch an einer Stauhaltung der Mosel getestet. Die Niederschlagsdaten des Einzugsgebiets der Stauhaltung werden vom Deutschen Wetterdienst im Rahmen der Zusammenarbeit im BMDV-Expertennetzwerk bereitgestellt. Die Pegeldaten der oberliegenden Stauhaltung sowie die der untersuchten Stauhaltung selbst werden von der WSV zur Verfügung gestellt. In einem ersten Schritt werden die Pegeldaten untersucht. Anhand einer Kreuzkorrelation können Abhängigkeiten zwischen dem oberliegenden Pegel und dem Pegel in der untersuchten Stauhaltung aufgezeigt werden. In einem weiteren Schritt werden ebenfalls die Niederschlags- und Wehrdaten betrachtet und deren Zusammenhang mit den Pegeldaten untersucht. Zusätzlich wird eine Methode erarbeitet, um Wasserstandsschwankungen so zu filtern, dass die Werte möglichst unbeeinflusst von Schleusungen und Schifffahrt sind. Im Anschluss an die Aufbereitung der Daten wird nach einer geeigneten Methode des Maschinellen Lernens (ML) gesucht. Dabei werden unterschiedliche ML-Modelle in Python implementiert und trainiert. Der vielversprechendste Modelltyp soll weiter genutzt und mit unterschiedlichen Parametrierungen getestet werden. Hierbei wird immer auf einen Prognosezeitraum von drei Stunden hingearbeitet. Für die Abfluss- und Stauregelung ist eine dreistündige Prognose wünschenswert, um Schwankungen des Abflusses effektiv zu bewältigen.

INSPIRE HH Hydro-Physische Gewässer Gewässerbauwerke

Der Datensatz enthält die Bauwerke in und an Gewässern der Freien und Hansestadt Hamburg im INSPIRE Zielmodell.

Wassertiefen für HQextrem

Die Farbabstufung stellt die im Hochwasserfall eintretenden Wassertiefen für ein Extremhochwasser (HQextrem) in fünf Klassen dar. Durch die Darstellung der Wassertiefen können differenzierte Aussagen darüber getroffen werden, wie stark verschiedene Gebiete vom Hochwasser betroffen sind. Daraus lässt sich z. B. ableiten, ab wann ein bestimmtes Gebiet nur noch mit geländegängigem Fahrzeug oder per Boot zugänglich ist. Bereiche, in denen keine Wassertiefen ermittelt wurden, werden als „nicht ermittelt“ gekennzeichnet. Nicht ermittelte Wassertiefen treten nur selten (z. B. im Bereich von Staustufen) auf. Für die Abschätzung der Hochwassergefahr ist die Wassertiefe hier nicht von Bedeutung.

Stauanlage

Stauanlagen nach DIN 19700:2004-07 Teil 10 Allgemein Teil 11 Talsperren Teil 12 Hochwasserrückhaltebecken Teil 13 Staustufen Teil 14 Pumpspeicherbecken und "Stauanlagen von untergeordneter Bedeutung"

INSPIRE-WMS SL Hydro - Physische Gewässer ATKIS Basis-DLM - Bauwerke an Gewässern

Dieser Dienst stellt für das INSPIRE-Thema Gewässernetz (Hydro-Physische Gewässer) aus ATKIS Basis-DLM umgesetzte Daten bereit.:Dieser Layer visualisiert die saarländischen Bauwerke an Gewässern, abgeleitet aus dem ATKIS Basis-DLM. Die Datengrundlage erfüllt die INSPIRE Datenspezifikation.

Modellierung des Einschwimmens in Fischaufstiegsanlagen

Das Einschwimmen in eine Fischaufstiegsanlage ist ein eigenständiger Prozess. Mittels individuenbasierter Modellierung soll das Verhalten vor allem von kleinen, schwimmschwachen Fischarten modelliert werden, um die Einstiege von Fischaufstiegsanlagen hydraulisch optimieren zu können. Aufgabenstellung und Ziel Für die Funktionsfähigkeit einer Fischaufstiegsanlage (FAA) müssen die Auffindbarkeit und Passierbarkeit gewährleistet sein. Die Verbindung von Auffinden und Passieren ist das Einschwimmen in den Einstieg der FAA, das als separater Prozess betrachtet werden kann. Es geht mit deutlichen Änderungen der Umgebungsbedingungen des aufwärts schwimmenden Fischs einher: In der FAA ist der Bewegungsraum deutlich beschränkter und die Fließgeschwindigkeiten sind stellenweise deutlich höher als im Fluss. Für die möglichst verzögerungsfreie Überwindung einer Staustufe mittels einer FAA ist anzustreben, dass diese Änderungen keine negativen Auswirkungen auf die Wanderung haben. Für die Betrachtung des Einschwimmverhaltens soll ein individuenbasiertes Modell (IBM) erstellt werden, welches die räumlich kaum begrenzte Unterwasserumgebung von Stauanlagen mit der räumlich stark begrenzten FAA-Beckenumgebung verbindet. Dazu sollen die an der BAW gewonnenen Daten aus ethohydraulischen Versuchen genutzt werden (Titelbild, z. B. Schütz et al. 2024). Aus den Fischbeobachtungen und den hydraulischen Daten sollen durch „Pattern-oriented Modeling” Verhaltensmuster und Verhaltensregeln entwickelt werden. Mit den Verhaltensregeln soll das Verhaltensmodell „ELAM-de“ (Gisen et al. 2022) weiterentwickelt werden. Für die Erstellung des Verhaltensmodells kommt zunächst der manuelle, explorative Ansatz in Frage. Zusätzlich sollen auch KI-Ansätze wie z. B. Entscheidungsbäume oder künstliche neuronale Netze untersucht werden. Ziel des Projekts ist es, das Einschwimmverhalten ausgewählter einheimischer potamodromer Fischarten von der Wahrnehmung der Leitströmung bis zum Einschwimmen in die FAA besser zu verstehen, um beurteilen zu können, ob der Einstieg einer FAA im Detail hydraulisch optimal gestaltet ist. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Für die Erreichung der Ziele der EU-Wasserrahmenrichtlinie ist der Bau funktionsfähiger FAA von zentraler Bedeutung. An den Bundeswasserstraßen müssen von der WSV insgesamt ca. 250 FAA errichtet werden. Alle Erkenntnisse, die den Einschwimmerfolg in FAA erhöhen, tragen zur Zielerreichung bei. Das Modell soll die Entwicklung effizienter Alternativen zur Einsparung von Baukosten für die WSV ermöglichen. Untersuchungsmethoden Das Titelbild zeigt die ethohydraulische Versuchsrinne (EH-Rinne) der BAW. In den Versuchen wurde die Einstiegserfolgsrate unter verschiedenen Fließgeschwindigkeiten (Schütz et al. 2024) und mit glatter oder rauer Sohle (Wiering et al. 2024) untersucht. Die höchste Fließgeschwindigkeit betrug 1,8 m/s, wurde aber stationär oder periodisch variiert. Die Fischbewegung wurde während der Versuche mit mehreren Fischaugenkameras aufgenommen. Dabei schwammen jeweils drei Fische derselben Art (Rotauge oder Gründling) so lange, bis sie den Schlitz passierten oder die maximale Versuchsdauer von einer Stunde erreicht war. Um den Einfluss der hydraulischen und geometrischen Randbedingungen auf das Fischverhalten zu untersuchen und daraus ein Fischverhaltensmodell zu erstellen, ist zunächst ein Fish Tracking zur Erfassung der kleinskaligen Fischbewegung aus den Kameradaten notwendig. YOLO ist ein bestehendes Python-Modell zur Objekterkennung und Bildsegmentierung (Jocher et al. 2023). Es basiert auf einem vortrainierten Convolutional Neural Network (CNN), das Merkmale verschiedener Hierarchieebenen aus einem Eingabebild extrahiert. Das Modell wurde mit verschiedenen Bildern aus den Videos (mit Fischen und ohne Fische) trainiert. Anschließend wurde es angewendet, um alle Fischpositionen in jedem Frame jedes Videos zu extrahieren. (Text gekürzt)

Entwicklung eines Methodenstandards zur biologischen Funktionskontrolle von Fischaufstiegsanlagen an Bundeswasserstraßen

Veranlassung Um eine FAA beurteilen zu können, muss man vergleichen, wie viele Fische aufsteigen wollen und wie viele tatsächlich aufsteigen. Während man in der FAA die Fische gut erfassen kann, ist dies aber im freien Unterwasser mit keiner bekannten Erfassungsmethode vollständig möglich. Es wird umso schwieriger, je größer ein Fluss wird. Die Anzahl der aufwanderwilligen Fische kann daher nicht direkt mit den tatsächlich aufsteigenden Fischen verglichen werden, sondern muss indirekt eingeschätzt werden. Verschiedene nationale und internationale Ansätze befassen sich mit dieser Fragestellung, von denen allerdings keine die Anforderungen an Bundeswasserstraßen abdeckt. Ausgehend von diesen Ansätzen wird der neue Methodenstandard entwickelt: - Aus den gesetzlichen Anforderungen werden Bewertungskriterien formuliert. - In umfangreichen Feldtests werden verschiedene Erfassungsmethoden über einen längeren Zeitraum parallel eingesetzt und verglichen. - Ein Ansatz für die quantitative Bewertung der Aufstiegszahlen wird erarbeitet. Ziele Die Arbeiten münden in eine Methode zur biologischen Bewertung einer FAA in Bundeswasserstraßen. In einem Multikriterienkatalog werden die Ansprüche an die Erfassung der Funktionsfähigkeit konkret benannt. Darauf basierend werden die möglichen und notwendigen Felderfassungen für die Funktionsbewertung der FAA zusammengestellt und die erforderlichen Erfassungszeiträume festgelegt. Die Vorgaben für die konkrete Ausschreibung dieser Arbeiten werden für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) erarbeitet. Neue FAA sollen an mehr als 200 Staustufen der Bundeswasserstraßen die Durchgängigkeit für Fische herstellen, um die Ziele der EU-WRRL zu erreichen. Zwar kann man bei Planung und Bau der FAA auf standardisierte Bemessungsempfehlungen zurückgreifen, doch bergen die komplexen und individuellen Randbedingungen jedes Standorts viele Unsicherheiten hinsichtlich der Funktionalität, insbesondere an großen Flüssen. Eine biologische Funktionskontrolle soll den Erfolg der Maßnahmen für die Fische überprüfen und das Risiko von Fehlinvestitionen senken. Wie gut funktioniert eine Fischaufstiegsanlage (FAA)? Dies ist wichtig zu wissen, aber nicht leicht zu messen, vor allem nicht an großen Flüssen. Daher soll hierfür ein Methodenstandard entwickelt werden.

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