Wirksame Maßnahmen zum Gewässerschutz, wie sie von der EG-Wasserrahmenrichtlinie als Bestandteil des nachhaltigen Land- und Wassermanagements gefordert werden, setzen fundierte Kenntnisse zu Stoffretentions- und -umsatzprozessen in Landschaften voraus. Vergleiche von Stoffaus- und -einträgen wie auch mit den Fließgewässern ausgetragene Frachten belegen das hohe Stoffretentionspotenzial pleistozäner Einzugsgebiete und Fließgewässersysteme. Forschungsbedarf besteht zur Quantifizierung und Modellierung der dafür auf Landschaftsebene maßgeblichen Transport- und Transformationsprozesse unter den durch Wechselfeuchte und Wassermangelperioden gekennzeichneten hydrologischen Verhältnissen des pleistozänen Tieflands. Die vorliegenden pfadbezogenen Konzepte mit sehr unterschiedlicher Flächendifferenzierung unterscheiden zwischen Stofftransport auf der Landoberfläche (Oberflächenabfluss, Bodenabtrag) und im Boden/Grundwasserleiter. Problematisch gestalten sich Übertragung und Parametrisierung dieser Prozesse auf der Mesoskala (Einzugsgebiete). Weniger gut beschreibbar sind ebenso die Prozesse des Bodenabtrags, zu deren Quantifizierung auch verbesserte prozessorientierte Modelle benötigt werden, und die komplexen geo- und biogeochemischen Stofftransformationsprozesse in der nicht durchwurzelten ungesättigten und gesättigten Zone. Stofffrachten, die sich bereits auf dem unterirdischen Pfad befinden, erfahren noch vor ihrem Übertritt in die Gewässer eine Reduktion in den oft vermoorten Gewässerrandbereichen. Auch der oberirdische Stofftransfer aus dem Einzugsgebiet in das Gewässer kann in solchen, aquatische und terrestrische Ökosysteme verbindenden Landschaftselementen vermindert werden. Kenntnisse zur Quantifizierung, Bewertung und Steuerung des Stoffumsatz- und -retentionsvermögens kleinerer Fließgewässersysteme der Ober- und Mittelläufe sowie feuchter Senkenareale in Binneneinzugsgebieten werden benötigt, um Handlungsoptionen zum Gewässerschutz ableiten zu können und tatsächlich in Unterliegergewässer und -gebiete gelangende Stofffrachten abzuschätzen. Dabei zu lösende Aufgaben sind die Aufklärung der Stoffretentions- und -freisetzungsprozesse, insbesondere für die gewässergüterelevanten Stoffe N, P, C und O, die Quantifizierung von Retentionspotenzialen für geohydro- und gewässermorphologische Typen, die Ableitung von Leitprozessen und -parametern sowie Bioindikatoren und die Erarbeitung von Algorithmen zur Quantifizierung der Potenziale auf mesoskaliger Ebene. Projektziel: Entwicklung verbesserter skalen- und pfadbezogener Methoden und Modelle zur Quantifizierung der Transport- und Transformationsprozesse wassergelöster Stoffe sowie deren Wechselwirkungen in den Kompartimenten von Einzugsgebieten des pleistozänen Tieflands als Grundlage für die Beschreibung und Bewertung der Stoffretentionspotenziale sowie der Wirkung von Landnutzungsänderungen auf die Stoffbelastung kleiner Stand- und Fließgewässer.
1. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, um in bruchgefährdete, durchweichte Deiche maschinell Dränelemente einzubauen, die den gefährlichen Wasserandrang zum Deichfluss abzufangen sowie mechanisch zu stabilisieren gestatten und somit ein Versagen von Deichen zu verhindern. Weiter soll das Verfahren in hochwasserfreien Zeiten zur kostengünstigen und effektiven Sanierung von potentiell bruchgefährdeten Deichen herangezogen werden. 2. Das Arbeitsprogramm sieht zunächst theoretische Überlegungen zur Problematik vor, wobei die zu variierenden Parameter in den anschließenden Untersuchungen abgegrenzt werden sollen. Laborversuche und auf numerischen Berechnungen basierende Parameterstudien dienen als Grundlage für die Entwicklung eines Bemessungsansatzes. Es ist vorgesehen, das System an einem realen Deich zu testen. 3. Primär soll mit dem hier entwickelten System ein Werkzeug geschaffen werden, das eine merkliche Reduzierung des Überflutungsrisikos durch eine effektive Sicherung von Altdeichen ermöglicht. Zur Einsatzreife gebracht, kann das System von verschiedenen Firmen kommerziell verbreitet und angewendet werden.
BINE ist ein Service der gemeinnützigen Fachinformationszentrum Karlsruhe GmbH für die wissenschaftlich-technische Information in den Bereichen rationelle Energieverwendung und erneuerbare Energien. Kernaufgabe ist der zeitnahe und gezielte Transfer von Ergebnissen aus im Rahmen der Energieforschung geförderten Projekten in die Anwendung. Primäre Zielgruppen sind die mittelständische Wirtschaft, berufliche Experten, öffentliche und private Entscheider und Investoren sowie Multiplikatoren u.a. im Bildungsbereich. BINE steht dazu in engem Austausch mit dem Projektträger des BMWA und des BMU sowie mit den Firmen und Institutionen, die in geförderten Projekten neue Effizienztechnologien und Techniken zur Nutzung erneuerbarer Energien zur Anwendungsreife entwickeln, und kooperiert in vielfältiger Weise mit Einrichtungen und Organisationen aus Forschung, Ausbildung, Praxis, Fachmedien und Politik. Die bei den Zielgruppen gut etablierten gedruckten Informationsreihen sollen fortgeführt werden. Unterstützt werden diese Publikationswege zunehmend durch die elektronische Informationsvermittlung. Im Einzelnen sind folgende Dienstleistungen vorgesehen: 1. Weiterführung der BINE Info-Reihen: Projekt-Infos, Themen-Infos, Basis Energie; 2. BINE-Webdienste: 'www.bine.info', 'www.energiefoerderung.info', 'www.energie-projekte.de'; 3. BINE-Auskunftsdienst; 4. BINE-Informationspakete. Das Vorhaben ordnet sich in die Maßnahmen der Energiepolitik ein. Forschung und Entwicklung im Energiebereich sind eine zentrale Aufgabe der staatlichen Zukunftsvorsorge und tragen zur Modernisierung des Wirtschaftsstandorts Deutschland bei.
1. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Stabilisierung bestehender Deiche mit möglichst geringem finanziellem und bautechnischem Aufwand sowie der grundlegende Nachweis der Machbarkeit einer Prinziplösung der Stabilisierung bruchgefährdeter Altdeiche zur Sickerwasserfassung und Bewehrung. Anstatt eines nachträglich aufgebrachten Auflastfilters oder der Herstellung eines Filters im Deichinneren kann durch horizontal angeordnete Dränelemente im unteren Bereich des landseitigen Deichfußes der Deichkörper gezielt entwässert und die Sickerwasserlinie bei einer ausreichenden Dimensionierung der Dräns und garantiertem Abfluss des Sickerwassers soweit abgesenkt werden, dass der bestehende Deich standsicher wird. Die Dränelemente können zusätzlich auch als Bewertungselemente für den Deichkörper und luftseitige Böschung verwendet werden. 2. Das Arbeitsprogramm gliedert sich in: Stufe A: Theoretische Untersuchungen, Stufe B: Experimentelle Untersuchungen; Stufe C. Ausführungstechnik. 3. Entwicklung einer späteren industriellen Anwendung: Synergiepotentiale liegen in der Nutzung der Arbeiten zur Entwicklung, Herstellung und Anwendung der Forschungspartner.
Im Vorhaben sollen hydro- bzw. geozentrierte und anthropozentrierte Grundbetrachtungsweisen der Naturgefahr Extremhochwasser zusammengeführt werden. Damit soll dazu beigetragen werden, die Lücke zwischen der prozessorientierten Forschung im Bereich der Natur- und Ingenieurwissenschaften und der sozialwissenschaftlichen Risikoforschung zu schließen, um wirksame Hochwassersvorsorgekonzepte erfolgreich durchsetzen zu können. Ziel des Teilprojekts ist das Aufzeigen von Problemen, Schwachstellen und Interessenkonflikte in der Hochwasservorsorge mit Methoden der qualitativen Sozialforschung. Dabei werden inhaltlich besonders die Möglichkeiten der Flächenvorsorge (insb. der Raumplanung) und deren Umsetzung in den Untersuchungsgebieten erforscht. Auf dieser Analyse aufbauend sollen für die Untersuchungsgebiete zusammen mit den beteiligten Akteuren Vorschläge für die Verbesserung der Hochwasservorsorge erarbeitet werden. Als Untersuchungsgebiete wurde die Stadt Dresden, die Region Prignitz (ein Gebiet mit sieben Landkreisen in vier verschiedenen Bundesländern), sowie die Stadt Köln gewählt.
Die Hochwasserereignisse der vergangenen Jahre haben auf Grund der Wertkumulation wesentliche Schäden in den urbanen Gebieten verursacht. So sind mit ca. 1 Mrd. Euro Schäden während des Augusthochwassers 2002 ca. 10 Prozent der Gesamtschadenssumme Deutschlands allein in der sächsischen Landeshauptstadt Dresden angefallen. So sind für die Landesliegenschaften des Freistaates Sachsen 16 Prozent der Schäden auf Einwirkungen des Grundwassers zurückzuführen (HUBER, 2003). Das Hochwasserereignis der Elbe im Jahre 2002 hat gezeigt, dass neben den oberirdischen Flutereignissen die Prozesse der unterirdischen Wasserausbreitung mit den zwei wesentlichen Ausbreitungspfaden: Aufnahme und Verteilung von Oberflächenwasser im Grundwasser sowie Aufstau des aus dem Hinterland dem Vorfluter zuströmenden Grundwassers und Verteilung des Oberflächenwassers über Infrastrukturbauwerke wie Abwasser- und Heizkanalisation (sog. 'technogene Zone') in Gebiete verteilt, die außerhalb des direkten Überschwemmungsgebietes liegen zur Schadenserhöhung geführt haben. Für die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser sowie zwischen Oberflächenwasser und Kanalisation existieren derzeit einzelne modelltechnische Lösungen, die für die Simulation von Überflutungsszenarien bisher Anwendung fanden. Demgegenüber besteht für die gemeinsame Abbildung der Interaktion der drei Komponenten Oberflächenwasser, Kanalisation und Grundwasser ein Defizit, das gerade für das Hochwasserrisikomanagement entscheidend ist. Ausgehend von den Erfahrungen des August-Hochwassers 2002 und den Defiziten in der modellgestützten Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflussprozesse stellt sich das Projekt die folgenden Hauptziele: - Modellgestützte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasserabfluss 'technogener Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignissen. - Entwicklung eines Modellwerkzeuges, das die Wechselwirkungen zwischen den hydraulischen Komponenten Oberflächenwasserabfluss, Abfluss in der 'technogenen Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignisse abzubilden vermag. - Modellgestützte Erarbeitung von Lösungs- uns Handlungsstrategien für die Gestaltung und Sicherung unterirdischer Infrastrukturnetze sowie zum Management des Grundwassers für den Fall extremer Hochwasserereignisse.
Die Hochwasserereignisse der vergangenen Jahre haben auf Grund der Wertkumulation wesentliche Schäden in den urbanen Gebieten verursacht. So sind mit ca. 1 Mrd. Euro Schäden während des Augusthochwassers 2002 ca. 10 Prozent der Gesamtschadenssumme Deutschlands allein in der sächsischen Landeshauptstadt Dresden angefallen. So sind für die Landesliegenschaften des Freistaates Sachsen 16 Prozent der Schäden auf Einwirkungen des Grundwassers zurückzuführen (HUBER, 2003). Das Hochwasserereignis der Elbe im Jahre 2002 hat gezeigt, dass neben den oberirdischen Flutereignissen die Prozesse der unterirdischen Wasserausbreitung mit den zwei wesentlichen Ausbreitungspfaden: Aufnahme und Verteilung von Oberflächenwasser im Grundwasser sowie Aufstau des aus dem Hinterland dem Vorfluter zuströmenden Grundwassers und Verteilung des Oberflächenwassers über Infrastrukturbauwerke wie Abwasser- und Heizkanalisation (sog. 'technogene Zone') in Gebiete verteilt, die außerhalb des direkten Überschwemmungsgebietes liegen zur Schadenserhöhung geführt haben. Für die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser sowie zwischen Oberflächenwasser und Kanalisation existieren derzeit einzelne modelltechnische Lösungen, die für die Simulation von Überflutungsszenarien bisher Anwendung fanden. Demgegenüber besteht für die gemeinsame Abbildung der Interaktion der drei Komponenten Oberflächenwasser, Kanalisation und Grundwasser ein Defizit, das gerade für das Hochwasserrisikomanagement entscheidend ist. Ausgehend von den Erfahrungen des August-Hochwassers 2002 und den Defiziten in der modellgestützten Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflussprozesse stellt sich das Projekt die folgenden Hauptziele: - Modellgestützte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasserabfluss 'technogener Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignissen. - Entwicklung eines Modellwerkzeuges, das die Wechselwirkungen zwischen den hydraulischen Komponenten Oberflächenwasserabfluss, Abfluss in der 'technogenen Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignisse abzubilden vermag. - Modellgestützte Erarbeitung von Lösungs- uns Handlungsstrategien für die Gestaltung und Sicherung unterirdischer Infrastrukturnetze sowie zum Management des Grundwassers für den Fall extremer Hochwasserereignisse.
Die Hochwasserereignisse der vergangenen Jahre haben auf Grund der Wertkumulation wesentliche Schäden in den urbanen Gebieten verursacht. So sind mit ca. 1 Mrd. Euro Schäden während des Augusthochwassers 2002 ca. 10 Prozent der Gesamtschadenssumme Deutschlands allein in der sächsischen Landeshauptstadt Dresden angefallen. So sind für die Landesliegenschaften des Freistaates Sachsen 16 Prozent der Schäden auf Einwirkungen des Grundwassers zurückzuführen (HUBER, 2003). Das Hochwasserereignis der Elbe im Jahre 2002 hat gezeigt, dass neben den oberirdischen Flutereignissen die Prozesse der unterirdischen Wasserausbreitung mit den zwei wesentlichen Ausbreitungspfaden: Aufnahme und Verteilung von Oberflächenwasser im Grundwasser sowie Aufstau des aus dem Hinterland dem Vorfluter zuströmenden Grundwassers und Verteilung des Oberflächenwassers über Infrastrukturbauwerke wie Abwasser- und Heizkanalisation (sog. 'technogene Zone') in Gebiete verteilt, die außerhalb des direkten Überschwemmungsgebietes liegen zur Schadenserhöhung geführt haben. Für die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser sowie zwischen Oberflächenwasser und Kanalisation existieren derzeit einzelne modelltechnische Lösungen, die für die Simulation von Überflutungsszenarien bisher Anwendung fanden. Demgegenüber besteht für die gemeinsame Abbildung der Interaktion der drei Komponenten Oberflächenwasser, Kanalisation und Grundwasser ein Defizit, das gerade für das Hochwasserrisikomanagement entscheidend ist. Ausgehend von den Erfahrungen des August-Hochwassers 2002 und den Defiziten in der modellgestützten Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflussprozesse stellt sich das Projekt die folgenden Hauptziele: - Modellgestützte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasserabfluss 'technogener Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignissen. - Entwicklung eines Modellwerkzeuges, das die Wechselwirkungen zwischen den hydraulischen Komponenten Oberflächenwasserabfluss, Abfluss in der 'technogenen Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignisse abzubilden vermag. - Modellgestützte Erarbeitung von Lösungs- uns Handlungsstrategien für die Gestaltung und Sicherung unterirdischer Infrastrukturnetze sowie zum Management des Grundwassers für den Fall extremer Hochwasserereignisse.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das neuartige und erstmalig im Hochwasserschutz bzw. für den Objektschutz eingesetzte emissionsfreie Material (GFK) für die mobile Hochwasserstauwand als dreidimensionales Gebilde sollte in Ergänzung des Wasserstauwandsystems (Palettensystem) von HOP besondere Vorteile beim Verschluss von Gebäudelücken, Toreinfahrten, Tunneldurchgängen und auch Endlosdämmen bieten. Die Stauwandelemente sollten sehr leicht und schnell montierbar sein. Der Einsatz von mechanischen Auflasten (Sandsäcke) zur Abdichtung sollte aufgrund der Rückstellkräfte der eingesetzten Folien (z. B. auf Beton, Asphalt, Pflaster etc.) nicht mehr erforderlich werden. Die Systemmaße der Elemente ergaben bei 800 mm Stauhöhe eine Modulbreite von 2400 mm und bei einer Stauhöhe von 1500 mm eine Modulbreite von 3000 mm. Die Systembreite lag bei 760 mm und sollte bei einem Gewicht kleiner 32 kg einschließlich der Abdichtung liegen. Die Entwicklung wurde durch zwei Patentanmeldungen geschützt (Pat. 10 2004 025 456.7 + 10 2004 054 976.1). Fazit: Glasfaserverstärkte Kunststoffe weisen hervorragende Leichtbaueigenschaften auf. Sie ließen diese Werkstoffe für die angestrebte Lösung im Hochwasserschutz als sehr geeignet erscheinen. Vorgenommene Festigkeits- und Deformationsanalysen mit mittels FEM bestätigten zunächst die Ausführbarkeit. Die wesentliche Verschärfung der Anforderungen (BWK - Gelbdruck Dez. 2005), insbesondere im Bereich der Eisgang- und der Anpralllasten zwangen zu gravierenden Erhöhungen der Materialdicke, um eine bautechnische Zulassung erwirken zu können. Das wirkte sich auf die Material- und Fertigungskosten so ungünstig aus, dass eine Fertigung insbesondere in Relation zu stranggepressten Aluminiumprofilen nicht mehr möglich war. Nachberechnungen ergaben, dass auch diese AL-Dammbalken (siehe Anlage 'Festigkeitsberechnung') die heutigen Anforderungen nur unter Vorbehalt erfüllen können. Da hier Altzulassungen vorliegen, bleibt der durch Unterdimensionierung erzielte Vorteil bei Verwendung dieser Hohlprofile wohl weiterhin zumindest mittelfristig bestehen.
Zielstellung - allgemein: Ziel des Verbundvorhabens VERIS-Elbe ist die Untersuchung der Veränderungen von Risiken extremer Hochwasserereignisse in großen Flussgebieten und Möglichkeiten ihres integrierten Managements. Hochwassergefahr, Vulnerabilität und Schadensentstehung werden auf der Makroskala raumzeitlich hochauflösend simuliert, wobei sowohl der naturräumliche als auch der gesellschaftliche Wandel berücksichtigt werden. Darauf aufbauend wird die Wirksamkeit und Effizienz strategischer Handlungsalternativen für zukünftige Entwicklungen analysiert und bewertet. Das Vorhaben stellt dazu zunächst einen theoretisch-methodologisch kohärenten Ansatz bereit. Anschließend erfolgt für das Fallbeispiel Elbe eine anwendungsorientierte Erprobung. Die Wirkungsanalyse stützt sich auf ein fachübergreifendes und szenariofähiges Modellsystem der wichtigsten physischen Prozesse vom Niederschlag bis zur Schadensentstehung. In mittelfristigen Entwicklungsszenarios (bis 2055) werden Trends des regionalen Klimas und Flächennutzungsänderungen in überschwemmungsgefährdeten Gebieten einbezogen. Als Handlungsalternativen stehen die Aktivierung von Rückhaltepotenzialen beim Wellenablauf und die Verringerung der Vulnerabilität im Vordergrund. Die Entwicklungsszenarios werden in Bezug auf ihre ökonomische, soziale und ökologische Effektivität und Effizienz multikriteriell bewertet. Für deren Umsetzung werden innovative rechtliche und raumplanerische Umsetzungsinstrumente sowie weiterführende Empfehlungen erarbeitet. Zielstellung - IHM, TU Dresden: Vom IHM wird das Niederschlag-Abfluss-Modell LISFLOOD in Kombination mit neuen extremwertstatistischen Ansätzen betrieben. Damit können Durchflüsse bestimmter Auftretenswahrscheinlichkeit unter besonderer Berücksichtigung von Extremereignissen für die Elbe im Längsschnitt berechnet werden. Die Untersuchungen sollen als hydrologische Szenarioanalysen für den Status quo als auch für zukünftig zu erwartende Klimazustände (IPCC-Szenarien A2, A1B und B1) erfolgen. Die Bewertung des Wiederkehrintervalls von Hochwasserereignissen soll mit einem neuen multikriteriellen Verfahren der gekoppelten Niederschlags-Abfluss-Statistik erfolgen. Damit soll eine wesentlich fundiertere Bewertung der gegenwärtigen, sowie der bei den genannten Veränderungen zu erwartenden Hochwassergefahr erzielt werden, als sie bisher mit monokriteriellen Verfahren der Hochwasser- und Niederschlagsstatistik erlangt werden konnten. Das ist die wesentliche Grundlage für die realistische Zuordnung von Schadenspotenzialen, für die Erarbeitung von Empfehlungen zur mittelfristigen Hochwasservorsorge, zur Erfolgskontrolle und zum Monitoring der künftigen Entwicklung im Gesamtverlauf der Elbe. Methoden - allgemein: Die Aufgabenstellung erfordert ein komplexes Forschungsdesign. Einerseits sollen die Wirkungszusammenhänge von Hochwasserrisiken zeitbezogen abgebildet und andererseits alternative Entwicklungsmöglichkeiten formuliert und analysiert werden. usw.
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| Bund | 30 |
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| offen | 30 |
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| Deutsch | 27 |
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