Deptartment of Hydraulic Engineering and Water Resources Management

Hydromorphology

Innovative research on hydro-morphodynamic processes across spatial and temporal scales leads to a better understanding of fluvial systems to advance the development of new approaches.

Hydro-morphodynamic processes involve interactions between water and sediment in fluvial systems across spatial and temporal scales. In consequence, sediment erosion, transport and deposition processes play an important role in hydro-morphodynamics. The sediment transport-related processes generate natural and anthropogenically influenced riverbed structures and fluvial landforms, which interact directly with hydraulic characteristics. These hydro-morphodynamic interactions and processes are the focus of our research. Beyond fundamental research for understanding fluvial processes, we also carry out application-oriented research projects in close cooperation with authorities and the private sector, for example to ensure ecologically sustainable modifications of rivers. The emphasis here is on the connection between ecological requirements and structural and hydraulic demands. We seek to combine ecological sustainability of fluvial systems and the safety of infrastructures. For this purpose, we employ multidimensional, mathematical-numerical models, physical model experiments, and field measurements.

Our main research fields are:

Analyses of bed load and suspended sediment transport are substantial for long-term predictions of fluvial landforms. The consideration of sediment transport enables an accurate prediction of the development of riverbeds. We consider small-scale and large-scale sediment transport processes to propose appropriate measures for river restoration or flood protection.

Large-scale processes: Developing a balance of bed load and suspended sediment transport enables to estimate long-term riverbed evolution and informs about potential influences of anthropogenic interventions. With this knowledge, resilient river training structures can be planned and implemented, which prepares the ground for a near-census natural evolution of a riverbed in the future.

Small-scale processes: The so-called colmation describes the transport of fine sediment into the porous structure of the riverbed leading to limited exchange of oxygen and nutrients between fresh water and the hyporheic zone. We examine the governing processes of colmation in our hydraulic laboratory (Versuchsanstalt) and we developed in-situ measurement techniques to quantify the degree of colmation. Currently, we are focusing on the analysis of colmation zones and how to prevent undesired ecological deterioration of fluvial systems because of colmation processes.

Dams retain the water and also the sediment transported in rivers. As a result, the artificial reservoirs upstream of dams are often subjected to sedimentation problems. In particular, fine sediment, which is in suspension in unimpaired rivers, deposits in reservoirs. Very fine sediment has cohesive material properties affecting the sediment re-mobilization that is regularly triggered in so-called reservoir flushing operations.

In our research, we use in-situ measurements and numerical simulations to better understand the erosion behavior of cohesive sediments. We have developed a flume to assess the vertical profile of the shear stress acting on sediment samples (our so-called SETEG flume). We are implementing conclusions drawn from our lab experiments into numerical approaches to improve the performance of digital methods. Furthermore, we examine the microbial settlements (e.g., algae or biofilms) and their effects on sediment erosion within an interdisciplinary team of biologists and engineers.

According to the European Water Framework Directive (WFD), all European rivers must be transformed into a good ecological status. Recovering natural morphodynamic processes in rivers is essential to achieve this objective. Our research on restoration science focuses on practical applications of numerical models to predict the morphological long-term evolution of rivers with respect to different scenarios, such as the implementation of riverbed widening. A fundamental element of river restoration is the analysis of ecological state of rivers, which is needed to develop and optimize river engineering features. Beyond two-dimensional (2D), hydro-morphodynamic, numerical models, we use in-house software and open-source powered Python programs to analyze the ecological river state and to evaluate adequate restoration engineering features.

Precise predictions of small-scale and large-scale inundated areas during flood events are necessary to design sustainable, effective, and integrated flood protection measures. We apply numerical models to determine inundated areas, water levels and flood duration. These data support the evaluation of flood intensity and risk. The models also facilitate the assessment of construction projects and various scenarios such as a reactivation of oxbows or alluvial plains. In addition, our services include the development of detailed options for sustainable and ecologically resilient flood protection measures with physical models.

Projekte

Title Description
AMSTEL Akkumulation von Mikroplastik in Speichern und Stauhaltungen - Eine unterschätzte Gefahr? Laufzeit: 01.04.2020 bis 30.09.2022
Abteilung: LWW, VA
AMSTEL Akkumulation von Mikroplastik in Speichern und Stauhaltungen - Eine unterschätzte Gefahr? Laufzeit: 01.04.2020 bis 30.09.2022
Abteilung: LWW, VA
Abflussmessungen für das Wasserkraftwerk Bumbuna in Sierra Leone Laufzeit: 30.05.2017 bis 31.10.2017
Abteilung: LWW
Abhängigkeit des Erosionsverhaltens von den Charakteristika kohäsiver Gewässersedimente Laufzeit: 01.07.2002 bis 31.07.2006
Abteilung: VA
Alternative, naturnahe Ufersicherungen an schiffbaren Gewässern - Internationale Literatur, Vorschriften und Erfahrungen Laufzeit: 01.11.2004 bis 13.05.2005
Abteilung: LWW
Bestimmung möglicher Kolmationserscheinungen in einer Restwasserstrecke Laufzeit: 01.08.2015 bis 30.06.2016
Abteilung: LWW
Bewertung der Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf das Schutzgut Wasser, Ergänzungsmodul "Landnutzung und Wasser" im Rahmen des BMBF-Verbundrojekts LILAC Laufzeit: 01.01.2010 bis 31.12.2010
Abteilung: LWW
Bewertung von Sedimenttransportraten in den Wadis eines Golfstaates Laufzeit: 15.09.2018 bis 31.03.2019
Abteilung: LWW
CHARM - CHAllenges of Reservoir Management - Meeting Environmental and Social Requirements Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2020
Abteilung: LWW, VA
Drosselverhalten einer Wirbelkammerdiode Laufzeit: 01.10.2006 bis 28.02.2007
Abteilung: LWW
Durchfluss- und Geschwindigkeitsmessung am Verbindungsgewässer Rastatt-Niederbühl Laufzeit: 01.07.2003 bis 30.11.2003
Abteilung: LWW
EU-Project: Augmenting grid stability through Low-head Pumped Hydro Energy Utilization & Storage (ALPHEUS) Laufzeit: 01.04.2020 bis 31.03.2024
Abteilung: LWW
EcoPeak- Ecological and Economic Consideration of Hydropeaking on Fish Habitats Laufzeit: 01.01.2009 bis 01.01.2012
Abteilung: LWW
Entlandungskonzept Unterbecken PSW Glems Laufzeit: 20.10.2011 bis 19.04.2013
Abteilung: LWW
Entwicklung eines Benthoshabitatmoduls (MOBER) zum ökologischen Flussauenmodell INFORM Laufzeit: 01.06.2009 bis 31.12.2009
Abteilung: LWW
Entwicklung eines Fischhabitatmoduls (MOFIR) zum ökologischen Flussauenmodell INFORM Laufzeit: 01.02.2007 bis 31.12.2008
Abteilung: LWW
Entwicklung eines integrativen Bewirtschaftungskonzepts für Trockenbecken und Polder zur Hochwasserrückhaltung Laufzeit: 15.06.2005 bis 14.06.2008
Abteilung: VA
Entwicklung eines operationell einsetzbaren Expertensystems zum Hochwasserrisikomanagement unter Berücksichtigung der Vorhersageungenauigkeit (HORIX) - Teilprojekt 4: Niederschlagsvorhersage und Expertensystem Laufzeit: 15.06.2005 bis 14.06.2008
Abteilung: LHG
Entwicklung und Einsatz eines mobilen Gerätes zur in-situ Bestimmung der Erosionsstabilität kontaminierter Gewässersedimente Laufzeit: 01.01.2001 bis 31.03.2004
Abteilung: VA
EnviPEAK - Environmental Impacts of Hydropeaking Laufzeit: 01.01.2009 bis 31.12.2012
Abteilung: LWW
Ermittlung des Remobilisierungspotentials belasteter Altsedimente in ausgewählten Gewässern Sachsen-Anhalts Laufzeit: 03.11.2011 bis 11.06.2013
Abteilung: LWW
Erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed Laufzeit: 01.07.2007 bis 30.06.2008
Abteilung: VA
Erosionsmessungen Wehrkanal Marckolsheim und Rhinau Laufzeit: 01.10.2015 bis 13.04.2017
Abteilung: LWW
Erosionsmessungen im Wehrkanal Iffezheim Laufzeit: 09.09.2013 bis 30.04.2014
Abteilung: LWW
Erosionsmessungen in Buhnenfelder der Elbe Laufzeit: 03.07.2012 bis 29.04.2013
Abteilung: LWW
Evaluating sediment Delivery Impacts on Reservoirs in changing climaTe and society across scales and sectors (DIRT-X) Laufzeit: 01.09.2019 bis 31.08.2022
Abteilung: LWW
Experimentelle Untersuchung der Sedimentstabilität in Stauräumen an der Rhône Laufzeit: 19.05.2019 bis 19.12.2019
Abteilung: LWW
Experimentelle Untersuchung zum Erosionsverhalten von bindigen Böden Laufzeit: 01.08.2018 bis 31.12.2018
Abteilung: LWW
Fuzzy-Based Sediment Transport Simulation Using Contemporary Modeling Concepts and Measurement Methods as Validation Laufzeit: 01.02.2009 bis 31.01.2012
Abteilung: LWW
Geospatial and Multi-Temporal Based Environmental Assessment: An Integrated Fuzzy-GIS and Remote Sensing Approach Laufzeit: 01.09.2007 bis 31.03.2010
Abteilung: LWW
Geplantes Hochwasserrückhaltebecken Oberndorf/Wieslauf - Wasserbauliche Modellversuche zum Auslassbauwerk Laufzeit: 15.10.2012 bis 18.10.2013
Abteilung: LWW
Geschiebetransportmodellierung Salzach und Saalach Laufzeit: 01.01.2014 bis 29.02.2016
Abteilung: LWW
Gutachten zur Sedimentationsproblematik in 4 Hochwasserrückhaltebecken der Wasserverbände Schwippe und Aich Laufzeit: 01.08.2004 bis 31.10.2006
Abteilung: VA
Herstellung der Durchgängigkeit an drei Leinwehren im Ostalbkreis Laufzeit: 01.06.2018 bis 31.12.2018
Abteilung: LWW
Hochwassersicherheit im Unterwasser der Wehranlage Mooshausen Laufzeit: 01.04.2008 bis 05.08.2008
Abteilung: LWW
Hydraulische Untersuchungen für das Hochwasserrückhaltebecken amGoldersbach zum Hochwasserschutz des Ortsteils Lustnau
- Numerische Simulation und Physikalischer Modellversuch -
Laufzeit: 14.04.2009 bis 30.04.2010
Abteilung: LWW
Hydraulische, morphologische und wasserbauliche Untersuchungen zur Sanierung der Donau zwischen Hundersingen und Binzwangen - Phase 1 Laufzeit: 01.08.2004 bis 31.05.2005
Abteilung: LWW
Hydraulische, morphologische und wasserbauliche Untersuchungen zur Sanierung der Donau zwischen Hundersingen und Binzwangen - Phase 2 Laufzeit: 01.04.2006 bis 31.03.2007
Abteilung: LWW
Inventarisierung Schadstoffbelasteter Sedimente des Rheins und seiner Nebenflüsse Laufzeit: 01.11.2003 bis 31.08.2004
Abteilung: VA
Investigations on urban river regulation and ecological rehabilitation measures Laufzeit: 01.10.2007 bis 30.09.2010
Abteilung: LWW
Literaturstudie zu Langzeitstrategien für morphodynamische Modelle Laufzeit: 01.10.2007 bis 31.03.2008
Abteilung: LWW
Literaturstudie zu morphologischen Rinnenversuchen Laufzeit: 01.10.2005 bis 28.04.2006
Abteilung: LWW
Messtechnische Erfassung der Schwebstoffkonzentrationen und Korngrößenverteilungen während der Entleerung des Gepatsch-Stausees Laufzeit: 01.12.2015 bis 30.06.2016
Abteilung: LWW
Messtechnische Erfassung von thermodynamischen Effekten in Druckbehältern bei Druckstößen Laufzeit: 01.08.2018 bis 30.11.2018
Abteilung: LWW
Modellversuch zum Durchlassbauwerk des Hochwasserrückhaltebeckens Urbach/Schorndorf Laufzeit: 30.01.2014 bis 12.09.2016
Abteilung: LWW
Modellversuch zum Durchlassbauwerk des Hochwasserrückhaltebeckens Urbach/Schorndorf (HRB5) Laufzeit: 01.12.2018 bis 31.10.2019
Abteilung: LWW
Morphologische Studie Untere Iller (Fkm 56,725 - Mündung) - Phase 1 Laufzeit: 01.09.2012 bis 31.08.2013
Abteilung: LWW
Morphologische Studie Untere Iller (Fkm 56,725 - Mündung) - Phase 2 Laufzeit: 01.01.2014 bis 31.01.2016
Abteilung: LWW
Numerische Modellierung der Remobilisierung von Belastungs- und Schadstoffen aus Flusssedimenten Laufzeit: 01.07.2002 bis 31.05.2006
Abteilung: VA
Physikalische Modellversuche zur Energieumwandlung bei kleinen Hochwasserrückhaltebecken Laufzeit: 05.11.2009 bis 29.06.2012
Abteilung: LWW
Physikalische Modellversuche zur Untersuchung der hydraulischen Verhältnisse in den Nachklärbecken der Kläranlage Möhringen Laufzeit: 27.11.2009 bis 15.02.2011
Abteilung: LWW
Physikalischer Modellversuch zur Untersuchung des Austrags von Sand aus einem Geröllfang Laufzeit: 01.08.2013 bis 01.03.2014
Abteilung: LWW
Quantification of the Erosion Resistance of Undisturbed Cohesive Sediments of the Belgian Atlantic Coast Laufzeit: 01.01.2007 bis 30.12.2007
Abteilung: VA
Schutzstrategien gegen Gebirgswässer in Nord-Afghanistan Laufzeit: 01.01.2007 bis 31.12.2007
Abteilung: LWW
Schwebstoffmonitoring während der Funktionsprüfung einer Tiefenentlastung Laufzeit: 01.01.2015 bis 31.10.2015
Abteilung: LWW
Sedimentation and erosion processes (WP EXPO 1) Laufzeit: 01.01.2005 bis 30.03.2009
Abteilung: VA
Sedimentmanagement in Bayern Laufzeit: 01.09.2012 bis 31.08.2013
Abteilung: LWW
Sedimentprobenahme und Erosionstests an Proben aus der Alzsohle Laufzeit: 01.07.2006 bis 31.12.2006
Abteilung: VA
Sedimentprobenahme und Erosionstests an Proben aus der Salzachsohle Laufzeit: 01.10.2003 bis 29.02.2004
Abteilung: VA
Steigerung der Schadstoff-Frachtentlastung in Straßenablaufwässern durch Optimierung der Regenrückhaltebecken entlang der Bundesautobahn Laufzeit: 01.09.2000 bis 31.12.2005
Abteilung: VA
Tests zur Erosionsstabilität von Tondichtungen Laufzeit: 15.04.2011 bis 01.07.2011
Abteilung: LWW
Transport and fate of contaminants (WP EXPO 2) Laufzeit: 01.01.2005 bis 30.06.2006
Abteilung: VA
Untersuchung von 3D Feststofftransportmodellen von Fließgewässern und Speichern Laufzeit: 01.11.2016 bis 30.10.2020
Abteilung: LWW
Untersuchungen zum Resuspensionsrisiko von Sedimentablagerungen in ausgewählten Staustufen des Rheingebietes Laufzeit: 01.03.2000 bis 31.10.2003
Abteilung: VA
Using high spatio-temporal resolution measurements to determine functional relationships between cohesive sediment erosion and sediment properties Laufzeit: 01.11.2016 bis 31.12.2020
Abteilung: LWW, VA
Voruntersuchungen zum Erosionsvorgang von künstlich hergestellten Tonmischungen Laufzeit: 01.05.2017 bis 31.12.2017
Abteilung: LWW
Wasserbauliche Modellversuche zur Steuerung eines Hochwasserrückhaltebeckens im Remstal Laufzeit: 01.01.2019
Abteilung: LWW, VA
Watershed sediment yield modelling for data scarce areas; a case study, Awash River Basin, Ethiopia Laufzeit: 01.10.2007 bis 30.09.2010
Abteilung: LWW
Zukunftsbild Neckaraue, Neckarsulm Laufzeit: 01.04.2011 bis 30.06.2013
Abteilung: LWW
Zuverlässigkeitsanalyse und Risikoabschätzung für den Hochwasserschutz unter integrierter Berücksichtigung geotechnischer, hydrologischer und hydraulischer Einflussgrößen Laufzeit: 15.06.2005 bis 30.06.2008
Abteilung: VA
greenhydro D Laufzeit: 01.09.2005 bis 31.08.2006
Abteilung: LWW
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