API src

Found 42 results.

Sukzession und Alternativen in der forstlichen Rekultivierung in Kiesgruben

Nach heutigem Stand des Wissens und der Technik ist die forstliche Rekultivierung von Kiesgruben und Steinbrüchen sehr kosten- und energieaufwendig und dennoch vielfach nicht zufriedenstellend. Die vorliegende, auf mehrere Jahre angelegte Untersuchung befasst sich mit der Vegetationsentwicklung (ungelenkte Sukzession) in für forstliche Pflanzungen vorbereiteten Rekultivierungsflächen, und zwar auf 'rohem und mit Waldoberbodenauflage (mit entsprechendem Diasporenreservoir) behandeltem Rekultivierungssubstrat. Von besonderem Interesse sind hierbei die Gehölze. In zwei Versuchsanlagen (Kiesgrube, Versuchsgelände des Institutes) mit 32 Versuchsparzellen à 2,1 x 2,1 m bzw. 1,5 x 1,5 m werden vier Varianten werden untersucht: Rohboden (Bodengemisch), Auflage von Altwaldoberboden auf Rohboden, beide Varianten jeweils ohne und mit Strohabdeckung. Von April bis Oktober 1999 wurden acht mal Anzahl und Deckung der Arten höherer Pflanzen der Versuchsparzellen aufgenommen sowie der Diasporenregen auf die Versuchsanlage erfaßt. Um die Herkunft der keimenden Pflanzen zu erfassen, wurde neben der Erfassung des Diasporenregens mittels Keimversuchen das Diasporenreservoir der Ausgangssubstrate (Rohboden, Waldoberboden) ermittelt sowie die Flora der unmittelbaren Umgebung erfaßt. Des weiteren werden klimatische Daten einbezogen sowie auf dem Versuchsgelände standörtliche Parameter (Bodenfeuchte in unterschiedlichen Tiefen) gemessen. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in der Besiedlungsentwicklung und der Artenzusammensetzung der verschiedenen Varianten. Die Besiedlung erfolgte am raschesten und mit höchsten Deckungsgraden auf Versuchsparzellen mit einer Auflage von Altwaldoberboden. Hier entwickelten sich erst Schlagfluren, im zweiten Jahr breitete sich verstärkt die Brombeere aus. Gehölze treten nur vereinzelt auf. Auf den Rohbodenparzellen siedelten sich erwartungsgemäß Pionier- und Ruderalarten an, die Besiedlung erfolgte gegenüber der Waldbodenvariante jedoch verzögert und nicht so üppig. Die Dynamik auf Parzellen mit Strohauflage wurde im ersten Jahr vor allem von Weizenpflanzen, im zweiten von Ruderalarten bestimmt; Arten der obigen Varianten traten stark verzögert und nur in Einzelexemplaren auf. Für gesicherte erste Prognosen reicht der kurze Untersuchungszeitraum (April bis November 1999) noch nicht aus. Bezüglich der Gehölzentwicklung lassen sich auf einzelnen Rohbodenparzellen Anzeichen für die Entwicklung von Weidengebüschen oder Brombeergestrüppen erkennen. Auf den Parzellen mit Waldbodenauflage wird sich in den nächsten Jahren möglicherweise die Brombeere durchsetzen und andere Pflanzen unterdrücken.

Kolmation als Schlüsselgröße der Interaktion Oberflächenwasser - Grundwasser

1 Problemdarstellung und Ziel. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Die Interaktion zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser wird neben den hydrogeologischen Randbedingungen maßgeblich durch die Gewässerstruktur, Substratzusammensetzung der Gewässersohle und der Ausbildung des Grundwasserleiters gesteuert. Hierbei ist die Kolmation einer Gewässersohle, d.h. alle Vorgänge, die zu einer Reduktion des Porenvolumens, einer Verfestigung, des Filtermediums und zu einer Durchlässigkeitsabnahme der Gewässersohle führen, als Schlüsselgröße zu sehen. Prinzipiell wird zwischen einer äußeren Kolmation, d.h. einer Ablagerung von Wasserinhaltsstoffen auf der Gewässersohle, einer inneren Kolmation, d.h. der Eintrag und die anschließende Ablagerung von Wasserinhaltstoffen in die Gewässersohle sowie einer biologischen und auch physiko-chemischen Kolmation, d.h. einer Förderung der Kolmationsbildung durch biologische sowie physiko-chemische Prozesse, unterschieden. Dabei wird die Kolmation von Gewässersohlen von zahlreichen, zeitlich und räumlichen variablen Einflussfaktoren beeinflusst (Bild 1). Die maßgebenden Parameter für die Kolmation sind nach SCHÄCHLI, 1992 die Sohlenschubspannung, der hydraulische Gradient zwischen Grundwasser und Oberflächengewässer, die Schwebstoff- und Geschiebehaushalt des Oberflächengewässers und die Kornverteilung der Gewässersohle. Die Verteilung der hydraulischen Durchlässigkeit im angrenzenden Grundwasserleiter hat zudem einen maßgeblichen Einfluss auf die Kolmation. Die Durchlässigkeitsverteilung des Grundwasserleiters ist meist sehr heterogen. Dadurch liegt i.d.R ein heterogenes Strömungsfeld zwischen Oberflächengewässer und Grundwasser vor, so dass die Gewässersohlstruktur entsprechend ausgebildet ist. Zudem werden Gewässersohlstrukturen auch stark durch zeitlich variierende äußere Faktoren (z.B. jahreszeitlichen Unterschiede im Abflussregime und im Sedimenttransport) sowie durch das wasserbaulichen Regelungskonzept geprägt. Insgesamt ergeben sich dadurch sehr komplexe Wirkungszusammenhänge. Die komplexen Wirkungszusammengänge zahlreicher Einflussfaktoren sind durch zahlreiche Forschungsaktivitäten bereits identifiziert und untersucht sowie in der Fachliteratur beschrieben worden. Jedoch sind bisher kaum Untersuchungen durchgeführt worden, die die Randbedingungen, die an Bundeswasserstrassen anzutreffen sind, berücksichtigen. Dadurch ist eine belastbare Prognose von Auswirkungen, die durch wasserbauliche Maßnahmen bedingt sind, auf die Wechselwirkung Oberflächengewässer und Grundwasser im Bereich der Bundeswasserstrassen, nur unzureichend möglich. usw.

RT-OEKOBILANZ - Analyse der ökologischen Bilanz des Raumtransports

Notfallvorsorgeplanung der Wasserver- und -entsorgung von Einrichtungen des Gesundheitswesens - organisatorische und technische Lösungsstrategien zur Erhöhung der Resilienz, Teilvorhaben: Organisatorische Belange der Notfallvorsorgeplanung für Wasserinfrastruktur in Einrichtungen des Gesundheitswesens

Auswirkungen des Klimawandels auf marine Ökosysteme der Nord- und Ostsee sowie Erkenntnisse über die Potenziale der Kohlenstoffaufnahme mariner Ökosysteme: Entwicklung von an den Klimawandel angepassten und integrierten Maßnahmen für den Meeresnaturschutz und marine Ökosysteme)

Auswirkung der Zugabe von Dotationswasser und Sonderbauwerken auf die Passierbarkeit von Fischaufstiegsanlagen

Problemdarstellung und Ziel. Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Die Funktionsfähigkeit von Fischaufstiegsanlagen hängt von der Auffindbarkeit und der Passierbarkeit ab. Neben den regulären Becken, für die bezüglich ihrer Anordnung und Dimensionierung bereits Bemessungsgrundlagen existieren, beinhalten fast alle Fischaufstiegsanlagen (FAA) an Bundeswasserstraßen (BWaStr). Sonderbauwerke, für die keine Bemessungsgrundlagen existieren und für die die Passierbarkeit sichergestellt werden muss. Zur Verbesserung der Auffindbarkeit bei breiten Kraftwerkskanälen werden bspw. zusätzliche Einstiege angeordnet. Diese müssen durch Kanäle an die eigentliche FAA angeschlossen werden. Weiterer Untersuchungsbedarf ergibt sich bezüglich der Passierbarkeit der Becken, in denen mehrere Stränge der FAA, bspw. beim Anschluss verschiedener Einstiege, zusammengeführt werden. Dasselbe gilt auch für Becken, die oberhalb der Einstiege angeordnet sind und in die ein Vielfaches des Durchflusses der FAA als Dotationswasser zugegeben werden muss, um eine gute Leitströmung ins Unterwasser zu gewährleisten. Der Stand des Wissens (z. B. Dumont et al. 2005, DWA 2014) basiert im Wesentlichen auf Untersuchungen an Anlagen, die kleiner sind als jene an Bundeswasserstraßen oder andere Referenzfischarten betrachten (bei internationalen Veröffentlichungen). Durch die an BWaStr häufig stark ausgeprägte Konkurrenzsituation mit einer Wasserkraftanlage sind laut Empfehlung von BAW/BfG (Weichert et al. 2013) mitunter ehebliche Wassermengen an verschiedenen Einstiegen notwendig, um die Auffindbarkeit zu gewährleisten. Dadurch ergeben sich spezielle Anforderungen an die FAA, die sich vor Allem in speziellen Einstiegsbecken bzw. Collection Galleries und großen Dotationsbecken äußern, in die Wasser zugegeben werden muss und die sich mitunter auf mehrere Stränge verzweigen. Die ingenieurwissenschaftliche Fragestellung umfasst die Gewährleistung der Passierbarkeit für diese weitgehend unerforschten Sonderbauwerke. Untersuchungsziel: Durch das vorliegende FuE-Vorhaben sollen Sonderbauwerke standardisiert und daraus Bemessungsgrundlagen erarbeitet werden. Das betrifft die erforderliche Bauwerksgröße in Abhängigkeit der Durchflussmenge und die Ausgestaltung (Möblierung) der Becken und der Überleitungsbauwerke. Weiterhin müssen an der Schnittstelle zwischen Wasserzugabe und FAA, Parameter zur Dimensionierung von Rechen (vorrangig Austrittsgeschwindigkeit und Stababstand) so ermittelt werden, dass die Passierbarkeit gewährleistet ist, sich aber realisierbare Rechen- und somit Beckendimensionen ergeben.

Zukünftige stoffliche und mikrobiologische Herausforderungen für die kommunale Siedlungswasserwirtschaft

Strategische Ziele: Das Projekt zielt auf die Identifikation möglicher zukünftiger Herausforderungen an die kommunale Siedlungswasserwirtschaft aufgrund stofflicher und mikrobiologischer Belastungen ab. Durch die Zusammenstellung aller potentiellen Belastungen, die überwiegend aus der Siedlungswasserwirtschaft kommen, ihrer Minimierungsmaßnahmen und der jeweiligen Kosten dienen die Ergebnisse des Projektes auf politischer Ebene als Entscheidungsgrundlage, wo die Schwerpunkte der Siedlungswasserwirtschaft in den kommenden Jahren liegen werden. Im Sinne einer umfassenden Betrachtungsweise werden im Projekt alle Eintragspfade aus der kommunalen Siedlungswasserwirtschaft in die Umwelt berücksichtigt. Konkret sind das - gereinigtes kommunales Abwasser von Kläranlagen, - kommunales Abwasser von Mischwasserentlastungen, - Niederschlagswassereinleitungen aus der Trennkanalisation, - Straßenabwassereinleitungen (soweit kommunalen Ursprungs, also keine Autobahnen), - Klärschlamm. Darüber hinaus werden Eintragspfade außerhalb der kommunalen Siedlungswasserwirtschaft angesprochen, wenn klar ist, dass wirksame Hebel dort sinnvoll angesetzt werden können. Inhaltliche Ziele: Das Projekt wird den derzeitigen Stand des Wissens und der Forschung zusammenfassen, mögliche Herausforderungen und Lösungsansätze aber auch weiteren Forschungsbedarf und Wissenslücken darstellen. Dabei werden die benötigten Daten aus der bestehenden Literatur verwendet; es werden im Projekt keine Messungen und keine komplexen Modellierungen (z. B. anhand von MONERIS oder MoRe) durchgeführt.

Modulares System für Schelfmeere und Küsten (MOSSCO)

Problemdarstellung und Ziel. Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Im Rahmen des Forschungsprogramms 'Forschung für Nachhaltigkeit (FONA)' wurde das Projekt 'Modulares System für Schelfmeere und Küsten' (MOSSCO) gefördert. MOSSCO ist ein Verbundprojekt des Helmholtz-Zentrums Geesthacht, Institut für Küstenforschung (HZG), des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und der BAW. Von der BAW wird das Teilprojekt 'Anwendung für den Sedimenttransport: Die Rolle der Biologie' durchgeführt, um bestehende Modellsysteme für die Abbildung des Bodens (Sedimenttransport, Deposition und Erosion), sowie Modelle der bodennahen (benthischen) Flora und Fauna für die Nutzung im integrierten Modellsystem vorzubereiten und zu implementieren. Die heute im Küsteningenieurwesen eingesetzten Modellverfahren berücksichtigen zum Großteil keine biologischen Einflüsse sondern sind auf eine rein abiotische Betrachtungsweise ausgelegt. Insbesondere bei der Betrachtung des Transports suspendierter Sedimente stellt diese Entkopplung ein potenzielles Defizit der Ergebnisqualität dar, da die Beeinflussung biologischer Prozesse auf das Absetzverhalten suspendierter Sedimente nicht berücksichtigt wird. Hinzu kommt, dass die Erosion von Sedimenten maßgeblich durch biologische Parameter wie der Häufigkeit und der Wirkung von Makrofauna oder mikrobieller Stabilisierung der oberen Sedimentschicht beeinflusst sein können. Untersuchungsziel: Das Teilprojekt der BAW bearbeitet schwerpunktmäßig die Schnittstelle zwischen Wassersäule und Boden. Im Rahmen dieses Teilprojektes werden bestehende Modellsysteme für die Abbildung des Bodens (Sedimenttransport, Deposition und Erosion), sowie Modelle des Einflusses der bodennahen (benthischen) Flora und Fauna auf den Sedimenttransport für die Nutzung im integrierten Modellsystem vorbereitet und implementiert Das modulare Modellsystem soll dazu dienen die Wechselwirkung zwischen Biologie und Sediment näher zu untersuchen. Schwerpunkte bilden dabei zunächst 1D-Systemstudien zur biologisch beeinflussten Flokkulation kohäsiver Sedimente in der Wassersäule, sowie durch z.B. Algenauflage veränderte Erosionseigenschaften der Sedimente am Boden. Im nächsten Schritt soll die Erweiterung auf reale Systeme (3D) und die Bewertung der hinzugenommenen biologischen Prozesse für die Sedimentdynamik in Nord- und Ostsee erfolgen. - Ziel 1: Aufbau und Validierung eines Geoökologiemoduls zur Nutzung im Rahmen des modularen Modellsystems. - Ziel 2: Beschreibung gekoppelter biologischer und sedimentologischer Prozesse für die Dynamik kohäsiver Sedimente im Flachwasserbereich und Ableitung möglicher Parametrisierungen - Ziel 3: Quantifizierung des Einflusses benthischer Makrofauna und des Mikrophytobenthos für den Sedimenttransport.

Betone für Verkehrswasserbauwerke mit Hydroabrasionsbeanspruchung

1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Im Bereich des Verkehrswasserbaus werden Betonoberflächen durch Hydroabrasion in unterschiedlicher Ausprägung beansprucht (Tosbecken, Wehrrücken, Sparbeckenzuläufe, Schleusensohlen, Schleusenkammerwände). Ein Verschleiß der Betonoberflächen erfolgt insbesondere durch die im Wasser mitgeführten Feststoffe, die eine kombinierte schleifende und stoßende Beanspruchung auf die Betonoberflächen ausüben können. Der Grad der Beanspruchung wird unter anderem durch die Fließgeschwindigkeit des Wassers und durch Anteil, Härte, Form und Größe der Feststoffe im Wasser beeinflusst. Auf europäischer Ebene wird der Verschleißwiderstand im Regelwerk der EN 206-1 nicht gesondert behandelt. Im nationalen Anwendungsdokument der DIN 1045-2 wird zur Beschreibung der Intensität der mechanischen Verschleißbeanspruchung eine Expositionsklasseneinteilung XM1 bis XM3 vorgenommen. Diese wurde bei der Erarbeitung der ZTV-W LB 215 bzw. 219 übernommen. Inwiefern die im Wesentlichen aus Verkehr herrührende Expositionsklassensystematik der DIN 1045-2 auch die Hydroabrasion angemessen beschreibt, ist ungewiss. Eine Überprüfung und ggf. Anpassung der Regelungen wäre daher erforderlich. Auch auf der Widerstandsseite, die durch den Beton beschrieben wird, sind noch viele Fragen offen, beispielsweise in wiefern die deskriptiven Regelungen der DIN 1045-2 zur Sicherstellung eines ausreichenden Widerstandes gegenüber Verschleiß durch Hydroabrasion angemessen sind. Der Betonoberfläche kommt eine wichtige Bedeutung zu, da die Beanspruchung stets von der Oberfläche her stattfindet. Derzeit existiert kein standardisiertes Prüfverfahren mit festgeschriebenen Abnahmekriterien, welches diese kombinierte Beanspruchung zufrieden stellend abbilden kann. Aussichtsreiche Untersuchungsmethoden basieren derzeit auf der Verschleißprüfmaschine nach Bania (Bania, A., 1989). Weiterentwicklungen dieser Prüfeinrichtung werden in (Haroske, G., 1998), (Vogel, M.; Müller, H. S., 2009) beschrieben. In der BAW wurde in der Vergangenheit die Unterwassermethode nach ASTM C1138M zur Untersuchung des Widerstands gegenüber Hydroabrasion verwendet. In (Helbig, U.; Horlacher, H.-B. (2007)) wird auf Betonuntersuchungen mit einer Versuchseinrichtung in Anlehnung an das Prüfgerät zur Bestimmung der Abriebbeständigkeit von Geotextilien nach RPG (RPG, 1994) verwiesen. 1.2 Bedeutung für die WSV: Hydroabrasion ist eine Beanspruchung des Betons, die wesentlich im Verkehrswasserbau auftreten kann. Bei Bauwerken wie beispielsweise Tosbecken oder Wehrrücken, die einer solchen Beanspruchung ausgesetzt sind, ist es daher von zentraler Bedeutung, dort Betone oder Betonersatzsysteme einzusetzen, die der Beanspruchung einen ausreichenden Widerstand entgegensetzen. Aufwendige Instandsetzungen derartiger Bauteile sollen damit künftig möglichst vermieden bzw. erforderliche Instandsetzungsmaßnahmen dauerhaft gegenüber dieser Beanspruchung ausgeführt werden.

Entwicklung eines impliziten numerischen Verfahrens zur Langfristsimulation der Hydro- und Morphodynamik in Fließgewässern

Problemdarstellung und Ziel. Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Die zuverlässige Langfristsimulation der Hydro- und Morphodynamik in Flüssen setzt neben einem robusten und zuverlässigen numerischen Verfahren den Umgang mit den Modellunsicherheiten voraus. Modellunsicherheiten haben unterschiedliche Ursachen, ein klassisches Beispiel sind fehlerhafte oder ungenügende Eingangsdaten zur Beschreibung des Anfangszustandes. In der Praxis muss zum Beispiel die räumliche Sedimentverteilung aus wenigen punktuellen Messungen geschätzt werden. Eine wesentliche Unsicherheit bei der Langfristsimulation liegt in den hydraulischen Randbedingungen (Zuflussganglinien), die für die Simulation der zukünftigen Sohlentwicklung angesetzt werden. Selbst bei einer perfekten Beschreibung des Anfangszustands hängt der Endzustand entscheidend von der verwendeten Zuflussganglinie ab. Für belastbare Aussagen über die langfristige Sohlentwicklung reicht es deswegen nicht aus, eine einzelne Simulation mit einer Ganglinie durchzuführen. Belastbare Prognosen sind nur möglich, wenn die Variabilität der hydraulischen Randbedingungen berücksichtigt wird. Diese Variabilität kann durch Ensemble-Rechnungen abgebildet werden, auf deren Grundlage die Prognoseunsicherheit abgeschätzt werden kann. Der Abfluss und somit auch die Strömung sind in Flüssen häufig über Stunden hinweg nahezu konstant. Die derzeit eingesetzten Verfahren müssen eine zeitliche Auflösung (Zeitschrittweite) von wenigen Sekunden verwenden. Durch eine voll implizite Zeitdiskretisierung kann die Gesamtrechenzeit verkürzt werden, da die Zeitschrittgröße weniger stark durch numerische Stabilitätskriterien (CFL-Bedingung) begrenzt ist (siehe Bilanceri et al. 2010). Ziel des FuE-Projektes ist es, ein voll implizites numerisches Verfahren zu entwickeln, mit dem die langfristige und großräumige Sohlentwicklung in Fließgewässern simuliert werden kann. Das neue Verfahren soll bei angemessener Genauigkeit deutlich größere Zeitschritte als bisherige Verfahren erlauben. Untersuchungsziel: Ziel der Untersuchung ist es, den Grundstein für ein voll gekoppeltes, voll implizites Verfahren zur Lösung der Flachwassergleichungen und des Feststofftransports zu legen, mit dem die langfristige und großräumige Sohlentwicklung zweidimensional simuliert werden kann. Dazu muss zunächst geklärt werden, ob die voll implizite Diskretisierung zu einer Steigerung der numerischen Effizienz führt und ob bei den erforderlichen großen Zeitschrittweiten die Ergebnisse dennoch vergleichbar mit den Ergebnissen einer expliziten Zeitdiskretisierung bleiben. Mit dem effizienten impliziten Verfahren sollen Ensemble-Rechnungen durchgeführt werden, wobei die relevanten Parameter wie etwa der Sedimentdurchfluss oder die Sohlentwicklung zur Laufzeit analysiert und ausgegeben werden sollen.

1 2 3 4 5