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.
Dieses Projekt untersucht, wie Luo-Migranten aus Westkenia den Maßstab ihres Handelns durch ergebnisoffenes Umherstreifen und zielorientiertes Infrastrukturieren im Rift Valley neu definieren, um an gross-skalige Intensivierungsprojekte Anschluss zu finden. Um zu erforschen, wie Luo-Migranten zwischen Zonen der Intensivierung, der Konservierung und des Zerfalls ihre Zukunft ausbilden und gestalten, liegt der Fokus der Forschung auf a) Lohnarbeit in multinationalen Firmen, b) agrikultureller Nutzbarmachung angemieteter Landflächen und c) Fischfang und Tourismus im Rift Valley.
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)
Nach derzeitigem Kenntnisstand nutzen wandernde Fischarten die Strömung eines Fließgewässers zur Orientierung. Sie schwimmen gegen die Strömung gerichtet flussaufwärts. Dabei verbrauchen sie Energie. Der Energieverbrauch steigt mit der stärke der Gegenströmung, die der Fisch im Querprofil des Flusses wählt. Es gibt Hinweise, dass der Wanderweg im Querschnitt eines Gewässers dabei nicht zufällig gewählt ist, sondern einen Wanderkorridor gewählt wird, in dem die Strömung zur Orientierung ausreicht aber möglichst geringe Energiekosten verursacht. Im Projekt soll untersucht werden, ob sich solch ein Wanderkorridor belegen und anhand welcher abiotischer Faktoren er sich beschreiben lässt. Dabei werden neben der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung auch weitere Faktoren untersucht. Ziel des Projektes ist es, Wanderkorridore für unterschiedliche Arten modellhaft zu beschreiben und Schlüsselfaktoren für eine räumliche und zeitliche Abgrenzung von Wanderkorridoren zu ermitteln.
Im Rahmen des Projekts soll ein neues Verfahren entwickelt werden, welches als Grundlage für die Klassifizierung von Wanderwegen für den Fischabstieg dient. Basis des Verfahrens ist zunächst die Annahme, dass einzelne Stauanlagenkomponenten wie Kraftwerk, Wehr, Schleuse, Fischauf- oder -abstiegsanlage potenzielle Wanderkorridore darstellen können. Das Verfahren soll die Möglichkeit bieten, hydrologische und hydraulische Aspekte der Stauanlage mit dem Fischverhalten beim Abstieg zu koppeln.
Fischaufstiegsanlagen (FAA) haben eine wesentliche Bedeutung für die Herstellung der fischökologischen Durchgängigkeit von Querbauwerken. Allerdings ist das Verständnis der Auffindbarkeit von FAA insbesondere in großen BWaStr derzeit noch begrenzt. Nach derzeitigem Kenntnisstand zur Planung von FAA folgen wandernde Fische einer Leitströmung aus dem Unterwasser in den Einstieg der FAA. Welche konkreten hydraulische Parameter dabei eine signifikante Rolle spielen ist aber unbekannt. Ebenso ist die Frage der potenziellen Bedeutung anderer abiotischer Faktoren wir Morphologie, Akustik oder Lichtintensität nicht ausreichend geklärt, insbesondere für die potamodromen Arten Mitteleuropas. Anhand hydraulischer und anderer abiotischer Faktoren sowie einer Analyse von Fischbewegungsmustern im Unterwasser von Querbauwerken sollen Aufstiegskorridore von Wanderfischen identifiziert, parametrisiert und modelliert werden. Ziel des Projektes ist es, Aufstiegskorridore anhand abiotischer Faktoren räumlich abzugrenzen und somit die Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen und den Stand der Technik für Planungen von FAA in BWaStr zu verbessern.
An breiten Fließgewässern besteht die Frage, ob eine Fischaufstiegsanlage an einer Uferseite nicht ausreicht, um den Fischaufstieg zu gewährleisten. In dem vorliegenden Projekt soll daher geklärt werden, inwieweit eine zweite Fischaufstiegsanlagen (FAA) den Fischaufstieg verbessern kann. Dabei ist vorgesehen, an Standorten mit einer neuen FAA und einer bestehenden alte FAA den Fischaufstieg durch beide Anlagen zu untersuchen. Zudem liefern Untersuchungen der räumlichen Verteilung und Bewegungsmuster von Fischen an den Staustufen Erkenntnisse über die Notwendigkeit von mehreren FAA.
Im Rahmen des Projekts werden die Auswirkungen verschiedener Anordnungen und Gestaltungen der Einstiege von FAA auf die Auffindbarkeit der Anlage untersucht. Ein unterschiedliches Einstiegsdesign führt zu unterschiedlichen Strömungsmustern. Deren hydraulische Parameter (Geschwindigkeitsgradienten, Turbulenz) werden für unterschiedliche geometrisch-hydraulische Konstellationen (Einstiegspositionen, Öffnungsdimensionen, Sohlanbindungen, Fließgeschwindigkeiten) untersucht. Parallel werden Fischbewegungsmuster im Nahbereich der Einstiege erfasst (Aufenthaltsorte, Bewegungsrichtung, Richtungsänderungen). Mit Hilfe statistischer Verfahren werden im Abschluss Bewegungsmuster der Fische und hydraulische Faktoren auf Zusammenhänge untersucht. Aus den Ergebnissen werden optimal auffindbare Einstiegsanordnungen, Ausgestaltungen und Sohlanbindungen sowie die erforderlichen Dimensionen der Einstiegsöffnungen entwickelt.
Im Rahmen des vorliegenden Projekts wird allgemein die Wechselwirkung verschiedener abiotischer Faktoren und dem Fischverhalten untersucht und die Einflüsse parametrisiert. Das vorliegende Projekt bildet die übergeordnete Schnittstelle weiterer Projekte. Aus den Ergebnissen wird ein öko-hydraulisches Modell zur individuenbasierten Modellierung entwickelt.
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