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.
Zur Verringerung von Fischschäden in Turbinen mittels Verhaltensbeeinflussung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2021)
Um den Einfluss des Fischverhaltens auf die Schädigungsraten bei der Turbinenpassage zu klären, wurden vergleichende Untersuchungen für eine normale, unbeeinflusste Passage, eine Passage unter medikamentöser Betäubung sowie eine Passage unter Einwirkung eines elektrischen Feldes durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Verhaltenseinflüsse und insbesondere die Funktionalität einer darauf beruhenden innovativen Technik zur Verringerung der Fischschäden bei Kraftwerkspassagen.
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Um den Einfluss des Fischverhaltens auf die Schädigungsraten bei der Turbinenpassage zu klären, wurden vergleichende Untersuchungen für eine normale, unbeeinflusste Passage, eine Passage unter medikamentöser Betäubung sowie eine Passage unter Einwirkung eines elektrischen Feldes durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Verhaltenseinflüsse und insbesondere die Funktionalität einer darauf beruhenden innovativen Technik zur Verringerung der Fischschäden bei Kraftwerkspassagen.
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.
Kolmationsmonitoring an einer Renaturierungsstrecke der Wupper
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (2/2021)
In der Wupper in Wuppertal-Laaken wurde im Anschluss an eine Renaturierung ab 2017 ein Kolmationsmonitoring durchgeführt und hierbei ein neues Messgerät auf seine Eignung für das Monitoring der räumlichen und zeitlichen Kolmationsdynamik innerhalb des obersten Sohlbereichs getestet. Dazu bot sich der frisch renaturierte Gewässerabschnitt aufgrund der maschinellen Sedimentumlagerungen an. Die Untersuchungsergebnisse werden hier vorgestellt.
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In der Wupper in Wuppertal-Laaken wurde im Anschluss an eine Renaturierung ab 2017 ein Kolmationsmonitoring durchgeführt und hierbei ein neues Messgerät auf seine Eignung für das Monitoring der räumlichen und zeitlichen Kolmationsdynamik innerhalb des obersten Sohlbereichs getestet. Dazu bot sich der frisch renaturierte Gewässerabschnitt aufgrund der maschinellen Sedimentumlagerungen an. Die Untersuchungsergebnisse werden hier vorgestellt.
Verluste und Auslegung von Schrägrechen anhand ethohydraulischer Studien
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2020)
Als mögliche Lösung zur Herstellung des Fischschutzes und der Durchgängigkeit an Wasserkraftwerken hat sich der schräg angeströmte Horizontalstabrechen, hier als Schrägrechen bezeichnet, inzwischen bewährt. Nun wurden anhand wissenschaftlicher Labor- und Feldstudien die Ermittlung der hydraulischen Verluste, d. h. Rechenverluste, am Schrägrechen und die hydraulischen Signaturen, welche durch den Rechen hervorgerufen werden, untersucht. Die Schutz- und Leitwirkung auf abwandernde Lachssmolts und Aale konnte daran anknüpfend in ethohydraulischen Studien für unterschiedliche Rechenparameter ermittelt werden.
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Als mögliche Lösung zur Herstellung des Fischschutzes und der Durchgängigkeit an Wasserkraftwerken hat sich der schräg angeströmte Horizontalstabrechen, hier als Schrägrechen bezeichnet, inzwischen bewährt. Nun wurden anhand wissenschaftlicher Labor- und Feldstudien die Ermittlung der hydraulischen Verluste, d. h. Rechenverluste, am Schrägrechen und die hydraulischen Signaturen, welche durch den Rechen hervorgerufen werden, untersucht. Die Schutz- und Leitwirkung auf abwandernde Lachssmolts und Aale konnte daran anknüpfend in ethohydraulischen Studien für unterschiedliche Rechenparameter ermittelt werden.
Biologische Wirksamkeit von Leitrechen-Bypass-Systemen -
Aktueller Kenntnisstand
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Für den Fischschutz und Fischabstieg an europäischen Wasserkraftanlagen wird zunehmend das Leitrechen-Bypass-System nach Ebel, Gluch & Kehl eingesetzt. Nunmehr sind für verschiedene Standorte detaillierte biologische Funktionsprüfungen des Systems verfügbar. Der vorliegende Beitrag vermittelt einen Überblick über wesentliche Ergebnisse dieser Untersuchungen, wobei auch Studien an ähnlich gestalteten Systemen mit schräg angeströmtem Horizontalrechen Berücksichtigung finden. Auf der Grundlage dieser Daten und der bisherigen Betriebserfahrungen werden praktische Hinweise für den künftigen Einsatz von Leitrechen-Bypass-Systemen abgeleitet.
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Für den Fischschutz und Fischabstieg an europäischen Wasserkraftanlagen wird zunehmend das Leitrechen-Bypass-System nach Ebel, Gluch & Kehl eingesetzt. Nunmehr sind für verschiedene Standorte detaillierte biologische Funktionsprüfungen des Systems verfügbar. Der vorliegende Beitrag vermittelt einen Überblick über wesentliche Ergebnisse dieser Untersuchungen, wobei auch Studien an ähnlich gestalteten Systemen mit schräg angeströmtem Horizontalrechen Berücksichtigung finden. Auf der Grundlage dieser Daten und der bisherigen Betriebserfahrungen werden praktische Hinweise für den künftigen Einsatz von Leitrechen-Bypass-Systemen abgeleitet.
Verbesserung des Prozessverständnisses der Kraftwerkspassage von Aalen durch neuartige Ansätze
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Die Passage einer Wasserkraftanlage kann bei abwärts wandernden Fischen zu schweren Schäden führen, welche beispielsweise durch Rechen und Bypässe, fischangepasstes Turbinenmanagement und fischangepasste Turbinen reduziert werden können. Es werden zwei Ansätze dargestellt, die das Prozessverständnis während der Kraftwerkspassage verbessern können. Beide Ansätze bieten die Möglichkeit, die Auswirkungen von Wasserkraftanlagen auf abwandernde Aale besser zu verstehen und diese in der Bemessung und Planung von Wasserbauwerken zu berücksichtigen.
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Die Passage einer Wasserkraftanlage kann bei abwärts wandernden Fischen zu schweren Schäden führen, welche beispielsweise durch Rechen und Bypässe, fischangepasstes Turbinenmanagement und fischangepasste Turbinen reduziert werden können. Es werden zwei Ansätze dargestellt, die das Prozessverständnis während der Kraftwerkspassage verbessern können. Beide Ansätze bieten die Möglichkeit, die Auswirkungen von Wasserkraftanlagen auf abwandernde Aale besser zu verstehen und diese in der Bemessung und Planung von Wasserbauwerken zu berücksichtigen.
