Vegetationsentwicklung nach einer Flussrenaturierung in den Alpen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2019)
Im Rahmen einer Untersuchung wurde die Vegetationsentwicklung nach einer Renaturierung an zwei Alpenflüssen näher betrachtet. Der Flusslauf und die typischen Auenhabitate sollten damit naturnäher und diverser gestaltet werden. Wir stellen nach bis zu 12 Jahren der Renaturierung fest, dass das Ziel der Diversifizierung der Flussaue erreicht worden ist. Auch das Vorkommen von gefährdeten Arten, wie z. B. der Deutschen Tamariske, wurde gefördert. Aufgrund der künstlichen Störungen, die durch die Renaturierungsmaßnahmen hervorgehoben wurden, haben sich vielfach Neophyten ausgebreitet.
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Im Rahmen einer Untersuchung wurde die Vegetationsentwicklung nach einer Renaturierung an zwei Alpenflüssen näher betrachtet. Der Flusslauf und die typischen Auenhabitate sollten damit naturnäher und diverser gestaltet werden. Wir stellen nach bis zu 12 Jahren der Renaturierung fest, dass das Ziel der Diversifizierung der Flussaue erreicht worden ist. Auch das Vorkommen von gefährdeten Arten, wie z. B. der Deutschen Tamariske, wurde gefördert. Aufgrund der künstlichen Störungen, die durch die Renaturierungsmaßnahmen hervorgehoben wurden, haben sich vielfach Neophyten ausgebreitet.
Wilde Mulde – Revitalisierung und Wirkungsanalyse in Fluss-Auen-Ökosystemen
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Im Rahmen des Verbundforschungsprojektes „Wilde Mulde“ wurden im Bereich der Mulde bei Dessau Revitalisierungsmaßnahmen im Fluss und in der Aue umgesetzt. Von Anfang an wurde das Projekt intensiv wissenschaftlich begleitet. Ein Großteil der Maßnahmen ist bereits abgeschlossen, während die Forschung nach abgeschlossener Voranalyse die Wirkungen untersucht. Der Beitrag erläutert Motivation, Herausforderungen und Ergebnisse dieses intensiven Zusammenwirkens von Praxis und Forschung.
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Im Rahmen des Verbundforschungsprojektes „Wilde Mulde“ wurden im Bereich der Mulde bei Dessau Revitalisierungsmaßnahmen im Fluss und in der Aue umgesetzt. Von Anfang an wurde das Projekt intensiv wissenschaftlich begleitet. Ein Großteil der Maßnahmen ist bereits abgeschlossen, während die Forschung nach abgeschlossener Voranalyse die Wirkungen untersucht. Der Beitrag erläutert Motivation, Herausforderungen und Ergebnisse dieses intensiven Zusammenwirkens von Praxis und Forschung.
Synergien im Gewässer-, Boden-, Arten- und Klimaschutz am Beispiel von Flussauen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2019)
Die Begradigung von Fließgewässern und das Drainieren von Auen führten zu einem Landnutzungswandel von Grünland zu Ackerbau. In der Folge kam es zur klimaschädlichen Mineralisierung der organischen Bodensubstanz, stiegen Oberflächenabfluss und Bodenerosion, und die Fließgewässer kolmatierten und verschlammten, was vor allem für kieslaichende Fische und Makroinvertebraten problematisch ist. Durch einen integrativ-systemischen Ansatz der Wiedervernässung lassen sich gleichzeitig Verbesserungen beim Gewässer-, Boden-, Arten- und Klimaschutz erzielen.
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Die Begradigung von Fließgewässern und das Drainieren von Auen führten zu einem Landnutzungswandel von Grünland zu Ackerbau. In der Folge kam es zur klimaschädlichen Mineralisierung der organischen Bodensubstanz, stiegen Oberflächenabfluss und Bodenerosion, und die Fließgewässer kolmatierten und verschlammten, was vor allem für kieslaichende Fische und Makroinvertebraten problematisch ist. Durch einen integrativ-systemischen Ansatz der Wiedervernässung lassen sich gleichzeitig Verbesserungen beim Gewässer-, Boden-, Arten- und Klimaschutz erzielen.
Berührlose optische Durchflussmessung unter hochalpinen Verhältnissen
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Dieser Beitrag stellt ein bildgebendes Messsystem vor, mit dem Wasserstand und Durchfluss in einem alpinen Wildbach gemessen werden. Das System ist energetisch autark und kann in Echtzeit zur Überwachung eines Wildbaches und dessen Umgebung abgerufen werden. Wasserstand, Fließgeschwindigkeit und Durchfluss werden automatisch bestimmt und auf einen Server übertragen. Die gemessenen Durchflusswerte wurden durch Tracerversuche validiert und das Messsystem erwies sich als zuverlässig über vier Schmelzsaisons bei alpinen Wetterverhältnissen.
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Dieser Beitrag stellt ein bildgebendes Messsystem vor, mit dem Wasserstand und Durchfluss in einem alpinen Wildbach gemessen werden. Das System ist energetisch autark und kann in Echtzeit zur Überwachung eines Wildbaches und dessen Umgebung abgerufen werden. Wasserstand, Fließgeschwindigkeit und Durchfluss werden automatisch bestimmt und auf einen Server übertragen. Die gemessenen Durchflusswerte wurden durch Tracerversuche validiert und das Messsystem erwies sich als zuverlässig über vier Schmelzsaisons bei alpinen Wetterverhältnissen.
Betriebsübergänge von hydraulischen Strömungsmaschinen –
ein neuer Versuchsstand
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2019)
Durch die Zunahme von fluktuierenden Erzeugern bei der Stromproduktion tritt die Stabilisierung des elektrischen Netzes zunehmend in das Interesse der Forschung. Die Fragestellung, inwieweit die Wasserkrafttechnologie in der Lage ist, Regelenergie in großem Maße in kürzester Zeit bereitzustellen, erfordert die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von hydraulischen Maschinen. Für die Erforschung dieser transienten Betriebsänderungen wird ein neuer leistungsstarker und hoch flexibler Versuchsstand im Laboratorium des Institutes für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen an der Universität Stuttgart aufgebaut.
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Durch die Zunahme von fluktuierenden Erzeugern bei der Stromproduktion tritt die Stabilisierung des elektrischen Netzes zunehmend in das Interesse der Forschung. Die Fragestellung, inwieweit die Wasserkrafttechnologie in der Lage ist, Regelenergie in großem Maße in kürzester Zeit bereitzustellen, erfordert die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von hydraulischen Maschinen. Für die Erforschung dieser transienten Betriebsänderungen wird ein neuer leistungsstarker und hoch flexibler Versuchsstand im Laboratorium des Institutes für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen an der Universität Stuttgart aufgebaut.
Analyse der Strömung in einem Wasserwirbelkraftwerk hinsichtlich
des Fischabstiegs
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Im Rahmen eines BMBF-geförderten Forschungsprojektes wurden Strömungsmessungen in einem 1:1-Labormodell eines Wasserwirbelkraftwerks (WWK) sowie dessen hydronumerische Simulation durchgeführt. Die Analyse der Ergebnisse untermauert die Beobachtungen während der in diesem Labormodell erfolgten Fischversuche: Bei der Passage des WWK sind die Fische aufgrund der verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeiten und Drücke sowie einer geringen turbulenten kinetischen Energie nicht orientierungslos. Kollisionen mit den Turbinenschaufeln traten nicht auf und sind aufgrund der geringen Turbinendrehzahl und Strömungsgeschwindigkeiten nicht zu erwarten.
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Im Rahmen eines BMBF-geförderten Forschungsprojektes wurden Strömungsmessungen in einem 1:1-Labormodell eines Wasserwirbelkraftwerks (WWK) sowie dessen hydronumerische Simulation durchgeführt. Die Analyse der Ergebnisse untermauert die Beobachtungen während der in diesem Labormodell erfolgten Fischversuche: Bei der Passage des WWK sind die Fische aufgrund der verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeiten und Drücke sowie einer geringen turbulenten kinetischen Energie nicht orientierungslos. Kollisionen mit den Turbinenschaufeln traten nicht auf und sind aufgrund der geringen Turbinendrehzahl und Strömungsgeschwindigkeiten nicht zu erwarten.
Experimentelle und numerische Strömungsanalyse einer Trifurkation eines 150-MW-Kraftwerkes
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2019)
In einem Wasserkraftwerk mit drei Francis-Turbinen traten Leistungsschwankungen von bis zu 25 % in den beiden äußeren Maschinen auf. In diesem Beitrag wird anhand einer experimentellen und numerischen Untersuchung gezeigt, dass diese Schwankungen durch Strömungsinstabilitäten, die in der kugelförmigen Trifurkation entstehen, verursacht werden. Im Rahmen der Untersuchung wird die Geometrie der Trifurkation durch zwei Umlenkplatten so verändert, dass die Druckschwankungen reduziert werden.
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In einem Wasserkraftwerk mit drei Francis-Turbinen traten Leistungsschwankungen von bis zu 25 % in den beiden äußeren Maschinen auf. In diesem Beitrag wird anhand einer experimentellen und numerischen Untersuchung gezeigt, dass diese Schwankungen durch Strömungsinstabilitäten, die in der kugelförmigen Trifurkation entstehen, verursacht werden. Im Rahmen der Untersuchung wird die Geometrie der Trifurkation durch zwei Umlenkplatten so verändert, dass die Druckschwankungen reduziert werden.
Vorhersage von stationären Strömungsfeldern mit neuronalen Netzen
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Für die Auslegung, Analyse und Optimierung von Strömungsmaschinen werden numerische Strömungsfeldsimulationen (CFD) verwendet. Diese Methoden sind oftmals rechenintensiv und zeitaufwendig. Es hat sich gezeigt, dass neuronale Netze in der Lage sind, physikalische Zusammenhänge zu erlernen. In diesem Beitrag wird ein Convolutional-Neural-Network-Modell (CNN-Modell) zur Vorhersage von stationären 2-D-Strömungsfeldern vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf der Verarbeitungskette und der Analyse der Testergebnisse.
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Für die Auslegung, Analyse und Optimierung von Strömungsmaschinen werden numerische Strömungsfeldsimulationen (CFD) verwendet. Diese Methoden sind oftmals rechenintensiv und zeitaufwendig. Es hat sich gezeigt, dass neuronale Netze in der Lage sind, physikalische Zusammenhänge zu erlernen. In diesem Beitrag wird ein Convolutional-Neural-Network-Modell (CNN-Modell) zur Vorhersage von stationären 2-D-Strömungsfeldern vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf der Verarbeitungskette und der Analyse der Testergebnisse.
Ansätze für die Gestaltung von Raugerinnepässen zur besseren Passierbarkeit für Klein- und Jungfische
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Im Unterlauf der mecklenburgischen Nebel (Tiefland in Mecklenburg-Vorpommern) ist eine neue Bauform eines Raugerinnepasses mit Beckenstruktur errichtet worden, die insbesondere die Durchgängigkeit für Klein- und Jungfische fördert. Diese werden vorwiegend durch Unterwasserschlupflöcher geleitet, die sedimentnah über die Riegel verteilt sind. Dadurch wird eine relativ ungehinderte Passage von Fischen und Wasserwirbellosen unterschiedlicher Leistungsfähigkeit gewährleistet.
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Im Unterlauf der mecklenburgischen Nebel (Tiefland in Mecklenburg-Vorpommern) ist eine neue Bauform eines Raugerinnepasses mit Beckenstruktur errichtet worden, die insbesondere die Durchgängigkeit für Klein- und Jungfische fördert. Diese werden vorwiegend durch Unterwasserschlupflöcher geleitet, die sedimentnah über die Riegel verteilt sind. Dadurch wird eine relativ ungehinderte Passage von Fischen und Wasserwirbellosen unterschiedlicher Leistungsfähigkeit gewährleistet.
Zwischen Dürre und Überschwemmung – Wasserhaushaltsgrößen vor
dem Hintergrund des Klimawandels
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Im Klimawandel sind die Veränderungen des Wasserhaushaltes bedeutsam, denn diese Veränderungen können Einschnitte in allen Bereichen des Lebens von der Trinkwasserbereitstellung über die Landwirtschaft und Nahrungsgüterproduktion bis zur Verteilung von Waren über wassergebundene Transportwege bedeuten. Weiterhin sind infrastrukturelle Ausstattungen und die Gestaltung von Naturräumen sowie Freizeitmöglichkeiten davon betroffen.
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Im Klimawandel sind die Veränderungen des Wasserhaushaltes bedeutsam, denn diese Veränderungen können Einschnitte in allen Bereichen des Lebens von der Trinkwasserbereitstellung über die Landwirtschaft und Nahrungsgüterproduktion bis zur Verteilung von Waren über wassergebundene Transportwege bedeuten. Weiterhin sind infrastrukturelle Ausstattungen und die Gestaltung von Naturräumen sowie Freizeitmöglichkeiten davon betroffen.
