Optische Methoden ermöglichen neuen Blaualgen-Schnelltest
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2021)
Verfärbt sich im Sommer das Wasser in Badeseen und Teichen grün, dann handelt es sich dabei oft um Blaualgen. Diese können für Mensch und Tier gefährliche Gifte in sich tragen, so dass immer wieder Gewässer von den Behörden schon vorsorglich gesperrt werden müssen. Ein Physiker- und Physikerinnenteam arbeitet an der Leibniz Universität Hannover an einem Schnelltest, um die giftigen Blaualgen schon vor Ort sicher von den harmlosen zu unterscheiden. Damit können die Kosten für Wasseruntersuchungen gesenkt und unnötige Gewässersperrungen vermieden werden.
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Verfärbt sich im Sommer das Wasser in Badeseen und Teichen grün, dann handelt es sich dabei oft um Blaualgen. Diese können für Mensch und Tier gefährliche Gifte in sich tragen, so dass immer wieder Gewässer von den Behörden schon vorsorglich gesperrt werden müssen. Ein Physiker- und Physikerinnenteam arbeitet an der Leibniz Universität Hannover an einem Schnelltest, um die giftigen Blaualgen schon vor Ort sicher von den harmlosen zu unterscheiden. Damit können die Kosten für Wasseruntersuchungen gesenkt und unnötige Gewässersperrungen vermieden werden.
Kolkexperimente an Brückenpfeilern unter Sedimenttransportbedingungen
mit Polystyrolgranulat
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Brückenzerstörungen durch Auskolkungen erfolgen bei hohen Strömungsintensitäten, die im Wasserbaulabor nur schwierig nachzubilden sind. In einer hydraulischen Versuchsrinne mit Sedimentrückführung wurden physikalische Modellversuche zur Kolkbildung an Brückenpfeilern unter Klarwasserbedingungen, bei Geschiebetransport und Suspensionstransport durchgeführt. Als Sediment wurde das Kunststoffgranulat Polystyrol verwendet. Die Fließgeschwindigkeiten betrugen das 0,8- bis 8,5-fache der kritischen Geschwindigkeit des Sohlenmaterials. Die maximale Kolktiefe wurde kontinuierlich mit einer endoskopischen Kamera aus dem Inneren eines kreisrunden Plexiglaszylinders gemessen.
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Brückenzerstörungen durch Auskolkungen erfolgen bei hohen Strömungsintensitäten, die im Wasserbaulabor nur schwierig nachzubilden sind. In einer hydraulischen Versuchsrinne mit Sedimentrückführung wurden physikalische Modellversuche zur Kolkbildung an Brückenpfeilern unter Klarwasserbedingungen, bei Geschiebetransport und Suspensionstransport durchgeführt. Als Sediment wurde das Kunststoffgranulat Polystyrol verwendet. Die Fließgeschwindigkeiten betrugen das 0,8- bis 8,5-fache der kritischen Geschwindigkeit des Sohlenmaterials. Die maximale Kolktiefe wurde kontinuierlich mit einer endoskopischen Kamera aus dem Inneren eines kreisrunden Plexiglaszylinders gemessen.
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.
Neue Wege in der experimentellen morphodynamischen Modellierung durch die Verwendung von Kunststoffgranulat-Sieblinien
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Morphodynamische Modellexperimente sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragestellungen, die bei morphodynamischen Prozessen auftreten, einschätzen zu können. Die Übertragung der morphodynamischen Prozesse von Natur auf das Modell ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. So wird die Sedimentcharakteristik eine Natursieblinie aus einem Sand-Kies-Gemisch üblicherweise auf ein Modellsediment aus Einkorn-Kunststoffgranulat übertragen.
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Morphodynamische Modellexperimente sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragestellungen, die bei morphodynamischen Prozessen auftreten, einschätzen zu können. Die Übertragung der morphodynamischen Prozesse von Natur auf das Modell ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. So wird die Sedimentcharakteristik eine Natursieblinie aus einem Sand-Kies-Gemisch üblicherweise auf ein Modellsediment aus Einkorn-Kunststoffgranulat übertragen.
Wasserbauliches Versuchswesen im 21. Jahrhundert
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Das wasserbauliche Versuchswesen hat eine über hundertjährige Tradition und liefert nach wie vor einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung aktueller hydraulischer und morphologischer Fragestellungen. Während im 20. Jh. wasserbauliche Modellversuche oftmals die einzige Möglichkeit waren, komplexe hydraulische Fragestellungen mit einer hinreichenden Prognosesicherheit zu beantworten, liegen im 21. Jh. oftmals die Schwerpunkte in den morphologischen Experimenten und in detaillierten Grundlagenuntersuchungen. Da die zu beantwortenden Fragestellungen immer komplexer, die Naturdaten in ihrer Qualität und Quantität immer besser und die Anforderungen an die Genauigkeiten der Ergebnisse immer höher werden, sind Laborversuche unabdingbar, um weiterhin das Prozessverständnis zu verbessern. Die Erkenntnisse aus den wasserbaulichen Experimenten dienen als Grundlagen für die Lösungsansätze numerischer Modelle und sind damit auch für deren Weiterentwicklung unabdingbar.
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Das wasserbauliche Versuchswesen hat eine über hundertjährige Tradition und liefert nach wie vor einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung aktueller hydraulischer und morphologischer Fragestellungen. Während im 20. Jh. wasserbauliche Modellversuche oftmals die einzige Möglichkeit waren, komplexe hydraulische Fragestellungen mit einer hinreichenden Prognosesicherheit zu beantworten, liegen im 21. Jh. oftmals die Schwerpunkte in den morphologischen Experimenten und in detaillierten Grundlagenuntersuchungen. Da die zu beantwortenden Fragestellungen immer komplexer, die Naturdaten in ihrer Qualität und Quantität immer besser und die Anforderungen an die Genauigkeiten der Ergebnisse immer höher werden, sind Laborversuche unabdingbar, um weiterhin das Prozessverständnis zu verbessern. Die Erkenntnisse aus den wasserbaulichen Experimenten dienen als Grundlagen für die Lösungsansätze numerischer Modelle und sind damit auch für deren Weiterentwicklung unabdingbar.
Versuchsbetrieb mit Sedimentmischungen aus Kunststoffgranulaten
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In gegenständlichen morphologischen Flussmodellen wird das Natursediment häufig durch Kunststoffgranulate nachgebildet. Für den Umgang mit homogenem Material liegen gute Erfahrungen zum Laboralltag vor. Neuerdings werden Flussmodelle zur Nachbildung weitgestufter Kornverteilungen mit Mischungen aus Granulaten unterschiedlicher Dichte betrieben. Dazu sind neue Verfahren und Geräte für das Wasserbaulabor zu entwickeln. Optische Verfahren können für eine Überprüfung der Mischungsverhältnisse verwendet werden. Die Vermessung der Modelltopographien stellte ein ungeahntes Problem dar, da die gängigen Laserscanner nicht in der erforderlichen Genauigkeit bei halbtransparenten Kunststoffen arbeiten, so dass photogrammetrische Methoden besser geeignet sind. Die verwendeten Sedimentmischungen müssen nach einem Versuch wieder getrennt werden. Ein modifizierter Gegenstrom-Sichter wurde entwickelt, welcher die Kunststoffgranulate mit einer hohen Trennschärfe separieren kann.
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In gegenständlichen morphologischen Flussmodellen wird das Natursediment häufig durch Kunststoffgranulate nachgebildet. Für den Umgang mit homogenem Material liegen gute Erfahrungen zum Laboralltag vor. Neuerdings werden Flussmodelle zur Nachbildung weitgestufter Kornverteilungen mit Mischungen aus Granulaten unterschiedlicher Dichte betrieben. Dazu sind neue Verfahren und Geräte für das Wasserbaulabor zu entwickeln. Optische Verfahren können für eine Überprüfung der Mischungsverhältnisse verwendet werden. Die Vermessung der Modelltopographien stellte ein ungeahntes Problem dar, da die gängigen Laserscanner nicht in der erforderlichen Genauigkeit bei halbtransparenten Kunststoffen arbeiten, so dass photogrammetrische Methoden besser geeignet sind. Die verwendeten Sedimentmischungen müssen nach einem Versuch wieder getrennt werden. Ein modifizierter Gegenstrom-Sichter wurde entwickelt, welcher die Kunststoffgranulate mit einer hohen Trennschärfe separieren kann.
Der Niedersächsische Weg und seine nachhaltigen Verbesserungen für den
Arten- und Gewässerschutz
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Nachdem 2019 in Bayern ein Volksbegehren Artenvielfalt „Rettet die Bienen!“ durchgeführt und dessen Maßnahmenpaket samt Begleittext im Landtag verabschiedet wurde, gab es auch in Niedersachsen eine vergleichbare Initiative. Über Ergebnisse mit Bezug zur Wasserwirtschaft wird berichtet.
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Nachdem 2019 in Bayern ein Volksbegehren Artenvielfalt „Rettet die Bienen!“ durchgeführt und dessen Maßnahmenpaket samt Begleittext im Landtag verabschiedet wurde, gab es auch in Niedersachsen eine vergleichbare Initiative. Über Ergebnisse mit Bezug zur Wasserwirtschaft wird berichtet.
Die Brauchwasserversorgung aus den westdeutschen Schifffahrtskanälen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2021)
Die westdeutschen Kanäle sind eine Multifunktionsanlage, die zum einen die Schifffahrt auf den Wasserstraßen und zum anderen den Verbund von Lippe, Ruhr und Rhein ermöglicht mit dem Ziel, kostengünstiges Brauchwasser für Kraftwerke, Industrie- und Gewerbe sowie Wasserversorgungsunternehmen aus den Kanälen bereitzustellen und die Niedrigwasserführung der Lippe in Trockenzeiten anzuheben. Der Wasserbedarf ist durch den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel einem Wandel unterworfen.
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Die westdeutschen Kanäle sind eine Multifunktionsanlage, die zum einen die Schifffahrt auf den Wasserstraßen und zum anderen den Verbund von Lippe, Ruhr und Rhein ermöglicht mit dem Ziel, kostengünstiges Brauchwasser für Kraftwerke, Industrie- und Gewerbe sowie Wasserversorgungsunternehmen aus den Kanälen bereitzustellen und die Niedrigwasserführung der Lippe in Trockenzeiten anzuheben. Der Wasserbedarf ist durch den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel einem Wandel unterworfen.
Handbuch der Ingenieurwissenschaften
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2021)
Das zwischen 1880 und 1914 in vier Auflagen herausgegebene Handbuch der Ingenieurwissenschaften ist heute nur wenigen bekannt. Dabei findet sich dort eine Unmenge von Informationen zu den wichtigsten bautechnischen Fragen. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses große Werk anhand der Bücher zum Wasserwesen einer größeren Zahl von Berufskollegen vorzustellen. Damit sollen Entstehungen und Entwicklungen unserer heutigen Bauwelt beschrieben, illustriert und nähergebracht werden. Auf mehr als 8 000 Seiten werden alle damals als wichtig erachteten Themen des Wasserwesens von der Hydrologie zur Hydraulik, von der Wasserversorgung zur Abwasserableitung, von Flüssen und Talsperren hin zu Häfen und Strommündungen beschrieben. Im Extremfall lässt sich dieses nahezu einzigartige Werk des Ingenieurwesens mit dem heutigen Internet vergleichen.
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Das zwischen 1880 und 1914 in vier Auflagen herausgegebene Handbuch der Ingenieurwissenschaften ist heute nur wenigen bekannt. Dabei findet sich dort eine Unmenge von Informationen zu den wichtigsten bautechnischen Fragen. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses große Werk anhand der Bücher zum Wasserwesen einer größeren Zahl von Berufskollegen vorzustellen. Damit sollen Entstehungen und Entwicklungen unserer heutigen Bauwelt beschrieben, illustriert und nähergebracht werden. Auf mehr als 8 000 Seiten werden alle damals als wichtig erachteten Themen des Wasserwesens von der Hydrologie zur Hydraulik, von der Wasserversorgung zur Abwasserableitung, von Flüssen und Talsperren hin zu Häfen und Strommündungen beschrieben. Im Extremfall lässt sich dieses nahezu einzigartige Werk des Ingenieurwesens mit dem heutigen Internet vergleichen.
Ausweisung eutrophierter Gebiete nach § 13a Düngeverordnung
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Oberflächengewässer werden durch zu hohe Phosphoreinträge aus punktuellen und diffusen Quellen belastet. Die Ausweisung eutrophierter Gebiete trägt mittel- bis langfristig zur Verringerung der landwirtschaftlich bedingten Phosphoreinträge in Fließgewässer und Seen bei. Für eine wirksame Minderung der Phosphoreinträge sind aber flächendeckend wirkende Maßnahmen zur Senkung der punktuellen und diffusen Phosphoreinträge in Gewässer notwendig.
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Oberflächengewässer werden durch zu hohe Phosphoreinträge aus punktuellen und diffusen Quellen belastet. Die Ausweisung eutrophierter Gebiete trägt mittel- bis langfristig zur Verringerung der landwirtschaftlich bedingten Phosphoreinträge in Fließgewässer und Seen bei. Für eine wirksame Minderung der Phosphoreinträge sind aber flächendeckend wirkende Maßnahmen zur Senkung der punktuellen und diffusen Phosphoreinträge in Gewässer notwendig.
