Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Nahezu bis Ende der 70er Jahre wurden viele Flie\u00dfgew\u00e4sser in stark besiedelten Gebieten durch kommunale und industrielle Abw\u00e4sser erheblich belastet, sodass insbesondere \u00e4ltere Sedimentablagerungen entsprechend hohe Kontaminationen von Schwermetallen und organischen Verbindungen (HCB, PAK etc.) aufweisen. Ein zentrales Problem bei der Beurteilung der gew\u00e4sser\u00f6kologischen Auswirkungen von Kontaminationsherden in den Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern stellt die hydrodynamische Stabilit\u00e4t der betreffenden Sedimente dar. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und der Einsatz eines feldtauglichen, mobilen und kosteng\u00fcnstigen Ger\u00e4tes zur Ermittlung der in-situ Erosionsstabilit\u00e4t von Feinsedi-menten in Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung und Erprobung des in-situ Erosionstestger\u00e4tes erfolgte in einem iterativen Prozess, wobei nach Einbau von entsprechenden Sensoren, CCD-Kameramodule und Beleuchtungseinrichtungen die Apparatur zun\u00e4chst im Labor auf ihre hydraulische Funktionsf\u00e4higkeit und anschlie\u00dfend unter Naturbedingungen auf Feldtauglichkeit und praktische Einsetzbarkeit getestet wurde. Entsprechend den Erfahrungen und Messergebnissen aus den Labor- und Feldtests wurden konstruktive und messtechnische Verbesserungen bez\u00fcglich Positionierung des Ger\u00e4tes, Messbereich der Sensoren, sowie Speicherung und Darstellung der Messdaten vorgenommen und das Ger\u00e4t damit funktional optimiert.
\nDie durchgef\u00fchrten Feldtests wurden mit logistischer Unterst\u00fctzung der Landesanstalt f\u00fcr Umweltschutz Karlsruhe (LFU), der Bundesanstalt f\u00fcr Gew\u00e4sserkunde (BfG), im Rahmen mehrerer Probenahmekampagnen des IKSR-Projektes, sowie in Zusammenarbeit mit dem Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Au\u00dfenstelle Magdeburg, durchgef\u00fchrt. Neben den Labormessdaten waren alle beim Feldeinsatz gewonnenen praktischen Erfahrungen besonders aufschlussreich f\u00fcr die weitere mechanische und messtechnische Verbesserung sowie f\u00fcr die bedienungsfreundliche Auslegung des Ger\u00e4tes. F\u00fcr den praktischen Gebrauch wird auf der Basis des Abschlu\u00dfberichtes eine kurze Anleitung ausgearbeitet, die den Anwender \u00fcber die Funktionsweise des Ger\u00e4tes sowie der einzelnen Sensoren unterrichtet und ihn in die Lage versetzt, das Ger\u00e4t funktionsgerecht einzusetzen und entsprechende Erosionstests durchzuf\u00fchren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Arbeiten zur Entwicklung des in-situ Erosionstestger\u00e4tes konzentrierten sich im wesentlichen auf die messtechnische Ausstattung des Ger\u00e4tes und die Durchf\u00fchrung eines Testprogramms sowohl f\u00fcr die einzelnen Komponenten als auch f\u00fcr das Gesamtger\u00e4t unter realen Bedingungen in Fl\u00fcssen und Flussstauhaltungen. Hierbei wurden wesentliche praktische Erkenntnisse gewonnen, die zu einer besseren Anordnung und weiteren Best\u00fcckung mit Sensoren gef\u00fchrt haben. Nach dem derzeitigen Entwicklungsstand k\u00f6nnen somit die Str\u00f6mungsgr\u00f6\u00dfen sowie auch die zur Erfassung der Erosionsstabilit\u00e4t erforderlichen Schwebstoffgr\u00f6\u00dfen erfasst werden und das Ger\u00e4t kann in der Praxis im Bereich der Oberfl\u00e4chen-gew\u00e4sser bis zu ca. 4 m Tiefe bei m\u00e4\u00dfigen Fliessgeschwindigkeiten eingesetzt werden. Aufgrund der bisherigen Erfahrungen werden folgende Modifikationen und Entwicklungen weiter verfolgt:
\n\u00b7\tVerringerung der Breite der Erosionstestfl\u00e4che auf ca. 10-15 cm, um auch bei noch h\u00f6heren Schwebstoffkonzentrationen, die bereits im ankommenden Wasserstrom vorhanden sein k\u00f6nnen, sowohl die richtige Positionierung des Ger\u00e4tes als auch den Erosionsvorgang optisch besser verfol-gen zu k\u00f6nnen.
\n\u00b7\tEinsatz in gr\u00f6\u00dferen Tiefen (bis ca. 70 m) mit Antriebsaggregaten, die eine entsprechende Dichtigkeit gegen\u00fcber den \u00e4u\u00dferen Wasserdr\u00fccken aufweisen. Diese Modifikationen betreffen lediglich den mechanischen Teil des Ger\u00e4tes, die messtechnische Ausstattung bleibt hiervor unber\u00fchrt.
\n\u00b7\tOptimierung der optischen Sensoren zur Messung der Schwebstoffkonzentration und zur Bestimmung der Erosionsrate<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Anl\u00e4sslich einer eint\u00e4gigen Veranstaltung der Bundesanstalt f\u00fcr Gew\u00e4sserkunde (BfG) Ende 2001 zum Generalthema Feststofftransport in Bundeswasserstrassen wurden als Erg\u00e4nzung zum Vortrag mit dem Thema Erosion- und Sedimentationsprozesse Videoaufnahmen eines Erosionstests in der Neckarstauhaltung Lauffen gezeigt.
\nIm Rahmen des laufenden BMBF-Forschungsprojektes Feinsedimentdynamik und Schadstoffmobilit\u00e4t in Binnen- und Tidegew\u00e4ssern wurde ebenfalls die Entwicklung einer in-situ-Messmethode zur Erkundung der Sedimentstabilit\u00e4t vorgestellt und wichtige Anwendungsm\u00f6glichkeiten erl\u00e4utert. Durch die Beteiligung verschiedener Institutionen (BfG Bundesanstalt f\u00fcr Gew\u00e4sserkunde Koblenz; UFZ Umweltforschungszentrum Halle-Leipzig Au\u00dfenstelle Magdeburg; GKSS Gesellschaft f\u00fcr Kernenergie und Sicherheitssysteme Geestacht; Universit\u00e4t Karlsruhe; TU Hannover; TU Hamburg-Harburg u. a.) konnten die Forschungsarbeiten einer zunehmend breiten Fach\u00f6ffentlichkeit vorgestellt werden.
\nIm Rahmen des Kongresses der International Association of Hydraulic Engineering and Research IAHR wurden Zwischenergebnisse aus diesem DBU-Forschungsprojekt im Seminar Bridging the gap between users and manufacturers vorgestellt und in einem Vortrag und auf einem Poster erl\u00e4utert. Im Nachlauf der Veranstaltung wurde unter den Interessenten ein Vergleich der verschiedenen Testmethoden geplant, um in einer Art Ringversuch die Vergleichbarkeit der jeweiligen Ergebnisse beurteilen zu k\u00f6nnen. Dieses internationale Testprogramm wird zur Zeit noch konkret ausgestaltet und voraussichtlich bis zum n\u00e4chsten internationalen Kongress in Seoul (Korea) 2005 durchgef\u00fchrt werden.
\nDar\u00fcber hinaus ist der Einsatz des in-situ Erosionstestger\u00e4tes in einem bereits eingereichten EU-Projekt zur Bestimmung der Mobilit\u00e4t von Sedimentaltlasten insbesondere in der Elbe konkret geplant. Ein wei-terer Ger\u00e4teeinsatz ist in Hochwasserr\u00fcckhaltebecken der Wasserverb\u00e4nde Schwippe und Aich im Laufe diesen Jahres vorgesehen, um Fragen der Verlandungsprozesse in verschiedenen Hochwasserr\u00fcckhaltebecken quantitativ besser beurteilen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die bisherigen Arbeiten bez\u00fcglich der Anfertigung des Ger\u00e4tes und der Ausstattung mit den erforderlichen Sensoren zur Erfassung der Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten und der erosionsbedingten Tr\u00fcbung im Abstrom wurden zusammen mit der optischen Erfassung ausgew\u00e4hlter Bildausschnitte der Erosionstestfl\u00e4che planm\u00e4\u00dfig durchgef\u00fchrt. Die Feldtauglichkeit der eingesetzten Komponenten konnte bei Messkampagnen im Neckar, am Rhein in Holland sowie an der Elbe belegt und zudem wichtige Erkenntnisse bez\u00fcglich der noch erforderlichen Verbesserungen gewonnen werden. Insbesondere die Erfassung der aktuellen Positionierung des Ger\u00e4tes auf der Gew\u00e4ssersohle stellt hier ein zentrales Problem dar, das durch die optischen Sensoren alleine bisher nicht befriedigend gel\u00f6st werden konnte. Die bisherigen Eins\u00e4tze zeigen jedoch, dass der Erosionsprozess durch die Sensoren quantitativ erfasst und bei ausreichender Sichtweite auch visuell eindrucksvoll verfolgt werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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