Talsperren - elementare Bauwerke zur Sicherung unserer Zukunft
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Die besonderen Ereignisse im Frühsommer haben extreme Auswirkungen vor allem in den Mittelgebirgen in Westdeutschland zur Folge gehabt und wurden durch Niederschläge von teilweise über 170 mm in 24 Stunden und folgenden Abflüssen im Bereich eines 10 000-jährlichen Wiederkehrintervalls ausgelöst. Die betroffenen Talsperren haben die Hochwasserereignisse im Wesentlichen gut gemeistert und vielfach deutlich zur Verringerung der Abflussspitzen beigetragen.
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Die besonderen Ereignisse im Frühsommer haben extreme Auswirkungen vor allem in den Mittelgebirgen in Westdeutschland zur Folge gehabt und wurden durch Niederschläge von teilweise über 170 mm in 24 Stunden und folgenden Abflüssen im Bereich eines 10 000-jährlichen Wiederkehrintervalls ausgelöst. Die betroffenen Talsperren haben die Hochwasserereignisse im Wesentlichen gut gemeistert und vielfach deutlich zur Verringerung der Abflussspitzen beigetragen.
Feinrechen - Grenzen der Kirschmer- Gleichung
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Die Berechnung des Stauhöhenverlusts an Feinrechen in kommunalen Kläranlagen basiert seit Jahrzenten auf der von Otto Kirschmer 1925 entwickelten Gleichung. In der Praxis zeigt sich bei Anwendung dieser für Wasserkraftanlagen konzipierten Gleichung auf Feinrechen, dass sich die berechneten und gemessenen Werte z. T. erheblich unterscheiden. Unter Zuhilfenahme von über 900 Experimenten wurden in der Herleitung der Kirschmer-Gleichung die dafür verantwortlichen Annahmen, welche in heutigen Kläranlagen oft nicht zulässig sind, identifiziert.
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Die Berechnung des Stauhöhenverlusts an Feinrechen in kommunalen Kläranlagen basiert seit Jahrzenten auf der von Otto Kirschmer 1925 entwickelten Gleichung. In der Praxis zeigt sich bei Anwendung dieser für Wasserkraftanlagen konzipierten Gleichung auf Feinrechen, dass sich die berechneten und gemessenen Werte z. T. erheblich unterscheiden. Unter Zuhilfenahme von über 900 Experimenten wurden in der Herleitung der Kirschmer-Gleichung die dafür verantwortlichen Annahmen, welche in heutigen Kläranlagen oft nicht zulässig sind, identifiziert.
Regenwassermanagement zwischen Starkregen und Hitzestress
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Die Klimaprognosen für Deutschland lassen erwarten, dass sowohl Trocken- und Hitzeperioden als auch Starkregenereignisse zukünftig verstärkt und häufiger auftreten werden. Dennoch werden Regenrückhalteräume in Siedlungsgebieten zumeist nur auf relativ geringe Bemessungsregen ausgelegt und innerhalb weniger Stunden wieder entleert. Notwendig wären dagegen Langzeitspeicher, die ähnlich wie Talsperren auf konkurrierenden Ziele hin bewirtschaftet werden. Das Schwammstadtkonzept mit gesteuerten Kleinspeichern bietet hier Lösungsansätze.
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Die Klimaprognosen für Deutschland lassen erwarten, dass sowohl Trocken- und Hitzeperioden als auch Starkregenereignisse zukünftig verstärkt und häufiger auftreten werden. Dennoch werden Regenrückhalteräume in Siedlungsgebieten zumeist nur auf relativ geringe Bemessungsregen ausgelegt und innerhalb weniger Stunden wieder entleert. Notwendig wären dagegen Langzeitspeicher, die ähnlich wie Talsperren auf konkurrierenden Ziele hin bewirtschaftet werden. Das Schwammstadtkonzept mit gesteuerten Kleinspeichern bietet hier Lösungsansätze.
Unterhaltung für Arten und Gewässer in Niedersachsen ist mehr als Abflusssicherung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2021)
Intakte Fließgewässer mit naturnahen Ufer- und Sohlenstrukturen sind die Lebensadern der Natur. Der Schutz und die naturnahe Entwicklung der Gewässer sichern intakte Naturräume. Die Gewässerunterhaltung ist deshalb mehr als nur die Sicherung des Abflusses. Sie hat für die Fließgewässerentwicklung und den Artenschutz eine zentrale Bedeutung.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2021)
Intakte Fließgewässer mit naturnahen Ufer- und Sohlenstrukturen sind die Lebensadern der Natur. Der Schutz und die naturnahe Entwicklung der Gewässer sichern intakte Naturräume. Die Gewässerunterhaltung ist deshalb mehr als nur die Sicherung des Abflusses. Sie hat für die Fließgewässerentwicklung und den Artenschutz eine zentrale Bedeutung.
Bundesprogramm Blaues Band an der Schnittstelle zwischen Wasserstraße, Wasserwirtschaft und Naturschutz
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2021)
Intakte Flüsse und Auen sind nicht nur für den Naturschutz, die biologische Vielfalt und den Biotopverbund von Bedeutung, sondern erbringen weitere vielfältige Ökosystemleistungen. Das Bundesprogramm Blaues Band Deutschland (BBD) trägt dem Rechnung und vereint die Interessen von Wasserwirtschaft, Naturschutz, Freizeit und Erholung. Damit setzt es wichtige Impulse für die Entwicklung der Wasserstraßen des Bundes.
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Intakte Flüsse und Auen sind nicht nur für den Naturschutz, die biologische Vielfalt und den Biotopverbund von Bedeutung, sondern erbringen weitere vielfältige Ökosystemleistungen. Das Bundesprogramm Blaues Band Deutschland (BBD) trägt dem Rechnung und vereint die Interessen von Wasserwirtschaft, Naturschutz, Freizeit und Erholung. Damit setzt es wichtige Impulse für die Entwicklung der Wasserstraßen des Bundes.
Möglichkeiten der Erhöhung der Wasserverfügbarkeit für die landwirtschaftliche Feldberegnung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2021)
Die trockenen Jahre 2018-2020 stellen die Wasserwirtschaft und die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Durch den Klimawandel wird der Wasserbedarf für die landwirtschaftliche Bewässerung steigen und die bewässerte Fläche insgesamt vergrößert werden. Um den guten mengenmäßigen Zustand des Grundwassers nicht zu gefährden, sind großräumige Konzepte erforderlich, um die natürlichen und künstlichen Speichern zu speichern und alternative Wasserressourcen zu erschließen. Dazu werden im vorliegenden Beitrag einige Ideen vorgestellt
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Die trockenen Jahre 2018-2020 stellen die Wasserwirtschaft und die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Durch den Klimawandel wird der Wasserbedarf für die landwirtschaftliche Bewässerung steigen und die bewässerte Fläche insgesamt vergrößert werden. Um den guten mengenmäßigen Zustand des Grundwassers nicht zu gefährden, sind großräumige Konzepte erforderlich, um die natürlichen und künstlichen Speichern zu speichern und alternative Wasserressourcen zu erschließen. Dazu werden im vorliegenden Beitrag einige Ideen vorgestellt
Großwetterlagen als Indikator für zunehmende Trockenheit in Südwestdeutschland
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2021)
Anhand ausgewählter Trockenperioden, Niedrigwasserzeiten und Hitzewellen für Südwestdeutschland wurde untersucht, welche Großwetterlagen (GWL) die Auslöser extremer Trockenperioden waren. Diese kritischen Trocken-GWL wurden erfasst und hinsichtlich signifikanter Veränderungen (Trends, Bruchpunkte) im Sommer (JJA) und in der Vegetationsperiode (April-Sept.) für die Zeitreihe 1881-2018 untersucht. Anhand der Veränderungen der Trocken-GWL wird gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eines extrem trockenen und heißen Sommers bzw. einer trockenen Vegetationsperiode in den letzten vier Jahrzehnten im Vergleich zum Zeitraum 1881-1972 um ein Vielfaches angestiegen ist. Aus diesem Grund und wegen des mehrere Jahre andauernden Niederschlagsdefizits wird die Einführung eines Dürrerisikomanagements für Südwestdeutschland dringend empfohlen.
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Anhand ausgewählter Trockenperioden, Niedrigwasserzeiten und Hitzewellen für Südwestdeutschland wurde untersucht, welche Großwetterlagen (GWL) die Auslöser extremer Trockenperioden waren. Diese kritischen Trocken-GWL wurden erfasst und hinsichtlich signifikanter Veränderungen (Trends, Bruchpunkte) im Sommer (JJA) und in der Vegetationsperiode (April-Sept.) für die Zeitreihe 1881-2018 untersucht. Anhand der Veränderungen der Trocken-GWL wird gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eines extrem trockenen und heißen Sommers bzw. einer trockenen Vegetationsperiode in den letzten vier Jahrzehnten im Vergleich zum Zeitraum 1881-1972 um ein Vielfaches angestiegen ist. Aus diesem Grund und wegen des mehrere Jahre andauernden Niederschlagsdefizits wird die Einführung eines Dürrerisikomanagements für Südwestdeutschland dringend empfohlen.
Werkzeugkasten für den Umgang mit Starkregenrisiken in Kommunen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Zur lokalen Bewältigung der Herausforderungen von zunehmenden Starkregenereignissen benötigen Kommunen effektive, passende Werkzeuge. Hierfür haben zehn Institutionen aus sechs Ländern gemeinsam im Projekt Rainman eine frei zugängliche Toolbox erstellt. Sie enthält Methoden zur Risikobewertung und Strategien sowie Maßnahmen zur Risikominderung. Die Toolbox unterstützt kommunale Akteurinnen und Akteure so beim Umgang mit den Risiken aus Starkregen.
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Zur lokalen Bewältigung der Herausforderungen von zunehmenden Starkregenereignissen benötigen Kommunen effektive, passende Werkzeuge. Hierfür haben zehn Institutionen aus sechs Ländern gemeinsam im Projekt Rainman eine frei zugängliche Toolbox erstellt. Sie enthält Methoden zur Risikobewertung und Strategien sowie Maßnahmen zur Risikominderung. Die Toolbox unterstützt kommunale Akteurinnen und Akteure so beim Umgang mit den Risiken aus Starkregen.
Stauraumverlandung von Hochgebirgstauseen: Experimentelle Modellversuche
mit Mischungen aus Kunststoffgranulat und Sand
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In Hochgebirgsstauseen erfolgt der Sedimenteintrag aus Einzugsgebieten, die durch Vegetationsmangel geprägt sind und dadurch bei Extremereignissen stark erodiert werden. Das eingetragene Sediment ist oftmals eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen aus Schluffen und Tonen. Der Kies wird als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen deltaförmigen Transportkörper, der im Stausee langsam zur Talsperre wandert. Der Sand wird überwiegend in Suspension transportiert und bei den vornehmlich kleineren Stauräumen bis hin zum Absperrbauwerk abgelagert. Der Sedimenteintrag verringert den Stauraum z. T. deutlich. Da Kies im Wesentlichen als Geschiebe und Sand primär als Suspension in den Stauraum eingetragen werden, müssen diese morphodynamischen Prozesse im physikalischen Modell unterschiedlich betrachtet werden. Im Rahmen von zwei Consulting-Projekten an Talsperren in Chile wurden morphodynamische Experimente für Stauräume durchgeführt mit dem Ziel, die Stauraumverlandung durch eingetragenes Sediment aus Kies und Sand zu reduzieren. Als Modellsediment wurde eine Mischung aus Sand und Kunststoffgranulat verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass mit den getesteten innovativen Verfahren im physikalischen Modell die Baggerungen im Stausee deutlich reduziert werden konnten.
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In Hochgebirgsstauseen erfolgt der Sedimenteintrag aus Einzugsgebieten, die durch Vegetationsmangel geprägt sind und dadurch bei Extremereignissen stark erodiert werden. Das eingetragene Sediment ist oftmals eine Mischung aus Kies und Sand sowie kleineren Anteilen aus Schluffen und Tonen. Der Kies wird als Geschiebe transportiert und bildet am oberen Teil des Stausees einen deltaförmigen Transportkörper, der im Stausee langsam zur Talsperre wandert. Der Sand wird überwiegend in Suspension transportiert und bei den vornehmlich kleineren Stauräumen bis hin zum Absperrbauwerk abgelagert. Der Sedimenteintrag verringert den Stauraum z. T. deutlich. Da Kies im Wesentlichen als Geschiebe und Sand primär als Suspension in den Stauraum eingetragen werden, müssen diese morphodynamischen Prozesse im physikalischen Modell unterschiedlich betrachtet werden. Im Rahmen von zwei Consulting-Projekten an Talsperren in Chile wurden morphodynamische Experimente für Stauräume durchgeführt mit dem Ziel, die Stauraumverlandung durch eingetragenes Sediment aus Kies und Sand zu reduzieren. Als Modellsediment wurde eine Mischung aus Sand und Kunststoffgranulat verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass mit den getesteten innovativen Verfahren im physikalischen Modell die Baggerungen im Stausee deutlich reduziert werden konnten.
Modelluntersuchungen zum Kolkprozess am Wehr Geesthacht
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Untersuchungen an der Wehranlage Geesthacht zeigen, dass Kolkprozesse in gegenständlichen Modellen nach wie vor eine Herausforderung darstellen. Einerseits erfordert die Abbildung der morphologischen Prozesse von feinen Sedimenten Kompromisse bei der Naturähnlichkeit. Andererseits sind berührungslose Methoden erforderlich, um den Kolkprozess im laufenden Versuch zu beobachten. Insgesamt konnten die maßgebenden Randbedingungen für den Kolkprozess aufgezeigt werden, so dass Sicherheit für die Planung der notwendigen geometrischen Veränderungen des Tosbeckens und für die Konzeptionierung der Kolksicherungsstrecke besteht.
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Untersuchungen an der Wehranlage Geesthacht zeigen, dass Kolkprozesse in gegenständlichen Modellen nach wie vor eine Herausforderung darstellen. Einerseits erfordert die Abbildung der morphologischen Prozesse von feinen Sedimenten Kompromisse bei der Naturähnlichkeit. Andererseits sind berührungslose Methoden erforderlich, um den Kolkprozess im laufenden Versuch zu beobachten. Insgesamt konnten die maßgebenden Randbedingungen für den Kolkprozess aufgezeigt werden, so dass Sicherheit für die Planung der notwendigen geometrischen Veränderungen des Tosbeckens und für die Konzeptionierung der Kolksicherungsstrecke besteht.
