Lehrstuhl für Wasserbau und Wassermengenwirtschaft

Hydromorphologie

Innovative Forschungsarbeiten werden zu hydromorphologischen Prozessen auf unterschiedlichen räumlichen als auch zeitlichen Skalen durchgeführt, um ein besseres Systemverständnis zu erhalten und um die Entwicklung von neuen Berechnungsansätzen weiter voranzutreiben.

Die Hydromorphologie beschreibt die Interaktion zwischen Wasser und Sedimenten in Fließgewässern, sowohl in räumlichen als auch auf zeitlichen Skalen. Erosions-, Transport- und Anlandungsprozesse spielen für die Entwicklung eines hydromorphologischen Systems eine wichtige Rolle. Die dadurch entstehenden natürlichen, aber auch anthropogen eingebrachten Strukturen und Formen, stehen wiederum in direkter Wechselwirkung zum vorherrschenden Abflussverhalten. Diese hydromorphologischen Prozesse stehen deswegen im Fokus unserer Forschung. Neben grundlegender Forschung zum Prozessverständnis werden auch anwendungsorientierte Forschungsprojekte, in enger Zusammenarbeit z.B. mit Verwaltungsbehörden und der Privatwirtschaft, auf den Themengebieten der naturverträglichen Gewässernutzung durchgeführt. Dabei steht die Verbindung zwischen ökologischen Ansprüchen und den baulichen sowie hydraulischen Anforderungen im Vordergrund. Zum Einsatz kommen dabei mehrdimensionale mathematisch-numerische Modelle, physikalische Modellversuche und Naturmessungen.
Die Forschungsschwerpunkte beinhalten:

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Die Beschreibung und Erfassung der Geschiebe- und Schwebstofftransportprozesse ist essentiell, um langfristige Tendenzen in der Sohlentwicklung eines Fließgewässers zu erkennen und um diese gegebenenfalls beeinflussen zu können. Viele Gewässer sind aufgrund von vergangenen anthropogenen Maßnahmen in ihrem natürlichen Sedimenthaushalt und der damit verbundenen Sedimentdynamik gestört. Forschungsinhalt sind sowohl kleinräumige als auch großräumige Prozesse des Feststofftransports.

Großräumige Prozesse: Durch eine großräumige Bilanzierung des Geschiebe- und Schwebstoffhaushaltes über große Zeiträume können langfristige Tendenzen in der Sohlevolution abgeschätzt werden. Mit naturverträglichen Gewässergestaltungsmaßnahmen können diese beeinflusst werden, um eine natürliche Flussbettdynamik wiederherzustellen.

Kleinräumige Prozesse: Neben den globalen Geschiebetransportprozessen liegt ein spezieller Forschungsfokus auf der Analyse sog. Kolmationsprozesse, d.h. dem Transport von Feinteilen und deren Eindringen in die Gewässersohle. Hierbei werden neben grundlagenorientierten Laboruntersuchungen auch praktikable in-situ Messverfahren entwickelt, die es ermöglichen Kolmation im Feld zu erfassen und den Grad der Kolmation in-situ zu quantifizieren.

Das Sedimenttransportkontinuum eines Fließgewässers wird durch Stauanlagen unterbrochen. Die Untersuchung der Verlandungsprozesse in Stauräumen und die damit verbundene Problematik der Stauraumentlandung stellen einen weiteren Forschungsschwerpunkt dar. Neben anwendungsorientierten Arbeiten (messtechnische Erfassung und numerische Simulationen) liegt in der Grundlagenforschung der Fokus auf der Sedimentdynamik kohäsiver Sedimente. Die oftmals auftretende Besiedelung von Sedimenten (Algen, Biofilm etc.) und deren Wirkung auf das Transportverhalten wird in interdisziplinären Projekten zusammen mit Biolog/-innen untersucht. Die am IWS entwickelten labortechnischen Methoden zur Erfassung der Transporteigenschaften von Feinsedimenten (SETEG) als auch in-situ Verfahren tragen zum besseren Systemverständnis und Weiterentwicklung numerischer Berechnungsansätze bei.

Gemäß EU-Wasserrahmenrichtlinie ist das Erreichen eines guten ökologischen Zustands Ziel für alle Fließgewässer in Europa. Ein elementarer Baustein zur Verwirklichung dieses Ziels ist die Wiederherstellung natürlicher morphodynamischer Funktionen. Ein wesentlicher Bestandteil dieser überwiegend anwendungsorientierten Forschung ist die hydromorphologische und ökologische Defizitanalyse von Gewässern. Darauf aufbauend gilt es interdisziplinär Gewässergestaltungsmaßnahmen zu entwickeln, zu planen und zu optimieren. Zur Überprüfung der Wirksamkeit dieser Maßnahmen ist, neben physikalischen und numerischen Modellen, das am IWS entwickelte Habitateignungsmodell CASiMiR ein wichtiges Werkzeug. Mit CASiMiR können die Auswirkung von wasserwirtschaftlichen und wasser-baulichen Maßnahmen auf die Lebensräume von Fischen und Invertebraten qualitativ und quantitativ zu untersucht werden, um Vorhaben zur ökologischen Aufwertungen von Fließgewässern im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie zu unterstützen und zu optimieren.

Eine möglichst exakte Prognose von klein- und großskaligen Ausuferungsprozessen während Hochwasserereignissen ist Grundlage für die Planung eines nachhaltigen und effektiven Hochwasserschutzes. Um dem Ziel eines integrierten Hochwassermanagements nachzukommen, werden in anwendungsorientierten Projekten Überflutungsflächen, -höhen und -dauer sowie Fließgeschwindigkeiten zur Beurteilung der Hochwasserintensität und des Gefährdungsrisikos mittels numerischer Überflutungsmodellierung durchgeführt. Diese hydrodynamisch-numerische Modellierung erlaubt sowohl die Bewertung von baulichen Maßnahmen als auch die Simulation und Evaluierung von Szenarien zur Reaktivierung von Retentionsflächen und Auelandschaften. Es werden detaillierte Ausführungsvarianten für nachhaltige und ökologisch verträgliche Hochwasserschutzmaßnahmen erarbeitet (ggf. auch in Kombination mit physikalischen Modellversuchen).

Projekte

Titel Beschreibung
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
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
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
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)
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: 2007-00-00 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
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
Voruntersuchungen zum Erosionsvorgang von künstlich hergestellten Tonmischungen Laufzeit: 01.05.2017 bis 31.12.2017
Abteilung: LWW
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