HIPPO - In-situ-Messgerät zur Analyse der Mobilisierbarkeit von Feinsedimenten

Vorgestellt wird ein innovatives In-situ-Messsystem zur Bestimmung des Erosionsbeginns von Feinsedimenten in Flüssen bzw. Stauräumen, welches im Zusammenhang mit einem aktuellen BMBF-Projekt am KIT entwickelt wurde. Die modulare Bauweise ermöglicht eine Anpassung an verschiedene örtliche Bedingungen. Das Messsystem basiert auf einer Fließgeschwindigkeitsmessung in einem Unterwasserströmungskanal in Kombination mit Trübungsmessungen. Der Versuchsablauf sowie die Erosionsprozesse werden zur Validierung der Messdaten zusätzlich mit Kameras aufgezeichnet.

Natürliche Gewässersysteme sind aufgrund von Sedimentbewegungen in ständiger Umgestaltung und durch Auflandungs- sowie Erosionsvorgänge gekennzeichnet. Durch anthropogene Eingriffe, wie Staubauwerke und Flussbegradigungen, werden die morphodynamischen Prozesse nachhaltig beeinflusst, was sich insbesondere in den Bereichen der Schifffahrt, der Energieerzeugung, des Hochwasserschutzes sowie der Gewässerökologie auswirkt. In Stauhaltungen kann der Feststoffeintrag zu einem massiven Verlust des Stauraumvolumens bis hin zu einer Gefährdung des Anlagenbetriebs führen.

Zur Bewertung der Prozesse innerhalb eines Stauraums ist neben der Betrachtung des Sedimentationsverhaltens auch die Untersuchung einer möglichen Remobilisierung der an der Sohle abgelagerten (Fein-) Sedimente, z. B. in Folge erhöhter Abflusszustände oder durch gesteuerte Wasserabgaben am Staubauwerk, von Bedeutung. Hierbei ist zu beachten, dass es insbesondere in Bereichen mit (zumindest zeitweise) sehr geringen Fließgeschwindigkeiten zur Bildung von unverfestigten Schlickablagerungen (Flüssigschlick bzw. Fluid Mud) kommen kann, deren komplexe rheologische Eigenschaften die Prognose des Remobilisierungsverhaltens erschweren.

In der Praxis werden zur Bewertung von Remobilisierungs- bzw. Erosionsprozessen überwiegend Schwellenwertansätze verwendet, nach denen Erosion beginnt, sobald die durch die Strömungsbelastung induzierte Sohlenschubspannung einen kritischen Wert überschreitet. Diese kritische Sohlenschubspannung kann je nach Konsolidierungsgrad und Struktur der Sohle eine starke lokale und zeitliche Variabilität aufweisen. Zahlreiche Forschungsarbeiten versuchen daher diese kritische Sohlenschubspannung für Erosion mit bodenmechanischen und anderen physikochemischen Parametern zu korrelieren. Diesbezüglich konnte bisher jedoch kein allgemeingültiger Zusammenhang in die in der Praxis eingesetzten Modellverfahren integriert werden. Bei in der Literatur vorgestellten experimentellen Untersuchungen wird der Beginn der Erosion detektiert und einer Grenzbelastung zugeordnet. Die Betrachtung der dabei ermittelten kritischen Sohlenschubspannungen zeigt jedoch eine deutliche Spanne zwischen den unterschiedlichen veröffentlichten Literaturwerten (Tabelle 1).



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 07/08 (August 2020)
Seiten: 7
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Peter Oberle
Tim Kerlin
Dr.-Ing. Mark Musall
Dipl.-Ing. Thomas Grafmüller
Prof. Dr.-Ing. Franz Nestmann

Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren


Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

FLIWAS3: Lokal hochaufgelöste Informationen zu Niederschlag und Abflussdaten verfügbar - warum werden sie noch nicht überall genutzt?
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2023)
Die HochwasserVorhersageZentrale (HVZ) Baden-Württemberg berechnet mit dem Wasserhaushaltsmodell LARSIM die Abflussvorhersagen an den Pegeln mit mittleren und großen Einzugsgebieten in m³/s des Landes Baden-Württemberg. Meteorologischer Input hierbei sind die beschrieben Niederschlagsvorhersagen, die Daten der Niederschlagsmessstationen und die Wetterradardaten (Bild 1). Weitere Daten der HVZ sind die Wasserstandmessungen an den Pegeln (15-Minuten-Takt), Schneemessung, Lufttemperatur und Betriebsdaten von besonderen Hochwasserrückhaltebecken und Poldern.

Die wassersensible Stadt
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2023)
Welche Zerstörungskraft heftige Niederschläge und die daraus resultierenden, wild abfließenden Wassermassen entwickeln können, zeigte sich im Sommer 2021 in bislang beispiellosem Ausmaß. Auch wenn die Dimension des Starkregenereignisses vom 14. Juli in Köln vergleichsweise gering war, kam es auch hier vielerorts zu Überflutungen, von denen zahlreiche Anwohnerinnen und Anwohner sowie Einrichtungen betroffen waren.

Einfluss von Wasserkraftanlagen auf den ökologischen Zustand von Fließgewässern in Deutschland
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2023)
Wasserkraftanlagen haben einen statistisch signifikanten, negativen Einfluss auf 18 von 32 untersuchten Parametern des ökologischen Zustands von Fließgewässern gemäß EU-WRRL sowie der Gewässerstrukturgüte.

Modellierung Kritischer Infrastruktur- Netzwerke zur Erweiterung des Hochwasserrisikomanagements
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2023)
In unserer modernen Gesellschaft sind wir daran gewöhnt, dass Strom, Wasser, Kommunikationsmöglichkeiten oder Notfalldienste nahezu immer und überall verfügbar oder erreichbar sind. Dafür sorgen die Kritischen Infrastrukturen (KRITIS), die die Lebensadern unserer modernen Gesellschaft bilden.

Kleine Wasserkraft und Gewässerstrukturentwicklung seit 1850 aufgezeigt am Beispiel der Isen in Oberbayern
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2023)
Nahezu alle Gewässer Deutschlands blicken auf eine jahrhundertelange Siedlungsgeschichte zurück. Dabei wurden die Gewässer vom Menschen nachhaltig und oft auch grundlegend nach seinen Bedürfnissen verändert. Es spielten im Laufe der Entwicklung unterschiedliche Beweggründe des Menschen die bestimmende Rolle hierbei.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?

Der ASK Wissenspool
 
Mit Klick auf die jüngste Ausgabe des Content -Partners zeigt sich das gesamte Angebot des Partners
 

Selbst Partner werden?
 
Dann interessiert Sie sicher das ASK win - win Prinzip:
 
ASK stellt kostenlos die Abwicklungs- und Marketingplattform - die Partner stellen den Content.
 
Umsätze werden im Verhältnis 30 zu 70 (70% für den Content Partner) geteilt.
 

Neu in ASK? Dann gleich registrieren und Vorteile nutzen...