Für die Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit baut die WSV Fischaufstiegsanlagen zur Überwindung von Wanderhindernissen, wie z. B. Wehren. Neben Schlitzpässen, einer Betonbauweise mit senkrechten Wänden, werden an Wasserstraßen mit ausreichendem Platz und geringen Nutzungskonflikten naturähnlichere Raugerinne geplant. Diese bestehen dabei häufig aus mehreren aufeinanderfolgenden Querriegeln aus Steinen, welche den Höhenunterschied des Wanderhindernisses schrittweise abbauen. Durchgangsöffnungen in den Riegeln ermöglichen auch den größten in den Gewässern lebenden Fischen und Neunaugen den Aufstieg. Doch wie genau wirken sich Raugerinne auf die Wasserspiegellagen im Oberwasser aus? Die Strömungsbedingungen sind aufgrund der unregelmäßigen Riegelsteine sowie den Durchgangsöffnungen komplex und mit einfachen Methoden nur überschlagsweise beschreibbar. Die Wasserspiegel im Oberwasser sind jedoch im Rahmen des Genehmigungsprozesses oft für das gesamte Abflussspektrum, insbesondere zum Nachweis der Hochwasserneutralität nachzuweisen. Ein Forschungsprojekt der BAW widmet sich nun dieser spannenden Fragestellung.

Erste Berechnungsansätze wurden bereits mit Modellen an der BAW entwickelt und sollen nun anhand von Messdaten in der Natur validiert werden. Hierfür wurde kürzlich ein Raugerinne bei Unterbreizbach an der Ulster mit sechs Druckmessdosen ausgestattet. Diese werden in den kommenden Monaten den Wasserspiegel im Oberwasser, in den Becken und im Unterwasser des Raugerinnes messen.

Zwar handelt es sich bei der Ulster um keine Bundeswasserstraße, aber die Bedingungen in dem etwa 15 m breiten und 80 m langem Raugerinne sind ideal für eine Naturmessung: die Riegel wurden mit etwa 1 m-breiten Durchgangsöffnungen und einer Wasserspiegeldifferenz von etwa 0,10 m nach dem Stand der Technik gebaut und weisen gute Voraussetzungen für hiesige Fischwanderungen auf.

Das Raugerinne wurde gebaut, um die ehemals feste Wehrschwelle zu ersetzen und ökologisch durchgängig zu machen. An dieser Stelle vielen Dank an allen Beteiligten für die freundliche Unterstützung unseres Forschungsvorhabens!

Wir sind gespannt, ob der Winter eine Hochwasserwelle durch die Ulster schickt und somit wertvolle Messdaten für zukünftige WSV-Planungen erhoben werden können!

Verfasst von Gerrit Fiedler

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Am 24. September 2024 fand im Rahmen der 27. IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC) in Edmonton, Kanada, der dritte Workshop zum Thema „Intelligenter und automatisierter Wasserstraßentransport“ statt, der in diesem Jahr von der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) (vertreten durch Jannis Daubner, Kathrin Donandt und Lahbib Zentari, W4) mitorganisiert und gesponsert wurde. Das Event erwies sich als äußerst spannend und bot Gelegenheit für den intensiven Austausch zwischen Forschenden aus den Bereichen Automatisierung in der Binnen- und maritimen Schifffahrt.

Den Auftakt bildete der Keynote-Vortrag von Lahbib Zentari (BAW), der mit seiner Präsentation über die Potenziale von KI-Tools zur Bewertung der Navigationssicherheit auf deutschen Binnenwasserstraßen den Nachmittag eröffnete. Die eingeladenen Expertinnen und Experten boten daraufhin Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte, die intensive Gespräche und Diskussionen anregten. Nicola Forti von der Universität Florenz sprach über den Fortschritt intelligenter maritimer Systeme und die Herausforderungen bei der Vorhersage von Schiffsbewegungen sowie der Erkennung von Anomalien. Paul Koch vom Fraunhofer-Zentrum für Maritime Logistik und Dienstleistungen hob in seinem Vortrag die Komplexität der Einhaltung internationaler Kollisionsverhütungsregeln (COLREG) durch autonome Schiffe hervor und präsentierte einen regelbasierten Ansatz zur Realisierung von COLREG-Konformität. Die Formalisierung der COLREG wurde ebenfalls im Vortrag von Hanna Krasowski (University of California, Berkeley, USA) thematisiert, in dem es darum ging, wie einem Reinforcement-Learning-Agenten die Einhaltung der COLREG vermittelt werden kann.

Nach einer Kaffeepause, die den Teilnehmenden Raum für persönlichen Austausch bot, ging es in der zweiten Hälfte des Workshops mit weiteren Vorträgen. Lars Grundhöfer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt präsentierte die kanadische R-Mode Testumgebung als Ergänzung zu GNSS-Systemen, während Tim Reuscher von der RWTH Aachen sicherheitsorientierte Steuerungs- und Navigationskonzepte für automatisierte Flussfähren vorstellte. Den Abschluss des Workshops bildete eine angeregte Diskussion zum Thema Zulassung von KI-basierten Systemen in der Schifffahrt.

Der Workshop fungiert als wichtige Plattform für den internationalen Austausch von Wissen und Innovationen, mit dem Ziel, die Sicherheit und Effizienz des Wasserstraßentransports weiter voranzutreiben. Die Teilnehmenden des diesjährigen Workshops konnten wertvolle Erkenntnisse und Anregungen für sich mitnehmen. Die Workshop-Reihe soll nächstes Jahr auf der ITSC 2025 in Australien fortgesetzt werden.

Verfasst von Kathrin Donandt

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Michael Akstaller ist Künstler und Wissenschaftler. Er hat in der BAW und BfG geforscht und ist nun als einer von sechs Künstlern im deutschen Pavillon der Biennale Venedig vertreten.

Im Gespräch mit der BAW erzählt er von der Faszination des Experimentierens – in der Wissenschaft sowie in der Kunst: „Die Arbeit in der BAW und die Kollegen haben mich immer wieder ermuntert, Dinge auszuprobieren.“

Akstaller untersuchte im Rahmen von diversen Forschungsarbeiten Sedimentbewegungen in Flüssen und die Einflüsse von menschgemachtem Unterwasserschall auf das Wanderverhalten von Fischen. In seiner künstlerischen Arbeit beschäftigt er sich mit Beziehungen zwischen Klang und Raum, Bewegung und Performance.

Interview

BAW: Welche Geräusche hörst du gerade?
Michael Akstaller: Tatsächlich hat vor einiger Zeit eine Baumaßnahme neben meinem Atelier begonnen. Ich höre bzw. fühle gerade Schwingungen von einer Verdichtungswalze. Die Fenster sind zu;  es ist ansonsten also recht ruhig hier.

BAW: Wie kam es zu der Idee Klang-Installationen zu machen und was hat die Wissenschaft damit zu tun?
Michael Akstaller: Ich glaube es ist dabei wie mit so vielem im Leben, die Dinge führen von Einem ins Nächste. Ich bin von meinem Studium an der Kunstakademie in das Thema Klang eingetaucht und seitdem untersuche ich sämtliche Facetten von Sound. Meine Arbeiten sind dabei meistens sehr ortsspezifisch. Die Form innerhalb der Ausstellung ergibt sich eigentlich immer relativ zum Schluss, wenn ich das Thema gefunden habe, wenn ich die Umgebung zu verstehen beginne. Natürlich fasse ich Pläne und formuliere meine Vorstellungen, aber bis jetzt gab es bei all meinen Arbeiten eine Veränderung später im Prozess, die das Ergebnis maßgeblich geprägt hat. Diese Freiheit oder Flexibilität innerhalb der Suche kenne ich bis jetzt eigentlich nur aus dem wissenschaftlichen Arbeiten. Genauer, eigentlich aus den Labor- und Feldversuchen, die ich bisher begleiten durfte. Darin war eben nicht das Ziel ein Endprodukt zu schaffen, sondern Systeme zu verstehen und ein Prozessverständnis zu erlangen mit dem man – ganz klar – auch ein Ergebnis beeinflussen kann. Ich glaube es ist wie die Frage, ob am Schluss etwas auf dem Tisch liegen soll, was man bestellt hat, einen dabei aber wenig überrascht, oder ob man sich auf Experimente einlässt.

BAW: Die Überwindung von den Schwellen ist ja nicht nur Thema der Biennale sondern zeigt sich bestimmt auch zwischen Kunst und Wissenschaft. Wie forschend ist Kunst und wie kreativ ist Forschung?
Michael Akstaller: Ich glaube, dass künstlerische Arbeit erst anfängt relevant zu werden, wenn sie forschend ist. Und das meine ich nicht zwangsweise im naturwissenschaftlichen Sinne, aber auch. Künstler*innen der letzten Jahrhunderte waren immer getrieben durch Neugierde, optische, akustische, sozialwissenschaftliche Forschung, etc. Nehmen wir mal als Beispiel die Stilrichtung des Pointillismus. Aus heutiger Perspektive sind die aus einzelnen Farbpunkten zusammengesetzten Bilder vielleicht nichts mehr Besonderes, oder einfach „nur“ schön. Aus technologischem Blick heraus, könnte man die Werke als frühe Studie zu Monitoren sehen, deren Funktionsweise heute in jedem Smartphone oder als Sensor in jeder Kamera steckt. Fragen zu Auflösung, visueller Farbmischung, Entfernung von Betrachtern zum Bildträger, Bildkörnung, bis hin zu optischem Rauschen stecken alle in diesen Bildern. Die Künstler*innen von damals konnten mit diesen einzelnen Pixeln ganze Welten erschaffen, weil sie forschten, wie viele und welche Farbpunkte man brauchte um in der menschlichen Wahrnehmung ein Bild zu konstruieren. Das wird jetzt wieder relevant, wenn wir uns von anderen Systemen Bilder erschaffen lassen wollen. Eine AI muss das auch erstmal lernen.

Wir sollten die Kunst davon befreien, nur auf ihre Schönheit reduziert zu werden. Sie verzahnt sich viel intensiver in den wissenschaftlichen Diskurs als im allgemeinen angenommen. Meistens fehlt es an gemeinsamen Sprachen, um die Informationen gegenseitig teilen zu können. Kommunikation ist letztendlich eine der Grundvoraussetzungen für Interdisziplinarität. Diese Notwendigkeit fällt mir in meinen Arbeiten auch immer wieder auf. Da ich das Vergnügen hatte, neben der bildenden Kunst auch ein ingenieurwissenschaftliches Studium zu absolvieren, kann ich hier Brücken schlagen. Ich bemühe mich auch immer zu übersetzen. Die spannendsten Gespräche über Kunst habe ich mit Naturwissenschaftler*innen, aber das nur so am Rande. Wie forschend die Kunst ist, gilt glaube ich im Umkehrschluss genauso für die Kreativität in der Forschung. In meiner Zeit an der BAW war ich fasziniert vom kreativen Potential der gemeinsamen Arbeit an den physikalischen Flussmodellen. Sehr beeindruckt bin ich nach wie vor von der direkten Wirksamkeit von Einbauten. Ein Ziegelstein ins Modell gelegt, verändert ein komplettes System binnen Sekunden. Wir konnten damals beobachten, dass dieser Ziegelstein die Orientierung eines ganzen Wirbelsystems umgedreht hatte, was letztendlich unsere Probleme mit dem Sedimenteintrag in eine Kanalmündung verhindert hatte. Nimmt man den Stein wieder raus, dreht sich der Wirbel wieder zurück. Dieses Experimentieren ist Kreativität, nichts anderes machen Künstler auf der Leinwand.

BAW: Was sind deine Ziele als Künstler und wohin geht die Reise als Wissenschaftler?
Michael Akstaller: Ich versuche nächstes Jahr ein größeres Projekt zu starten, in dem ich in Fließgewässern akustische Phänomene untersuchen kann. Insbesondere die Klangausbreitung in Wechselwirkung mit Gewässerströmungen interessiert mich. Die Schallausbreitung unter Wasser wird maßgeblich über die Sohle, die Sohlform und die Wassertiefe bestimmt. In Meeren mit sehr viel größeren Wassertiefen gibt es dafür einige Untersuchungen, an Flüssen eher weniger, obwohl meistens die morphologischen Parameter bekannt sind. Es fehlen lediglich ein paar akustische Messungen und man könnte Korrelationen untersuchen. Ich halte gerade Ausschau nach Partnerinstitutionen, die mich eventuell mit Messtechnik unterstützen könnten. Es bleibt also spannend.

Vielen Dank, dass du dir Zeit für ein Gespräch genommen hast!

Verfasst von Franziska Herrmann

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Die Wanderschuhe versinken tief im weichen, moosigen und ab und zu matschigen Boden, rechts und links kilometerweit Nadelbäume, Birken und vor allem viel Totholz. Nichts ist zu hören außer Vogelgezwitscher und dem Rauschen eines Flusses in der Ferne. Natur pur in der kanadischen Wildnis der Provinz Québec. Hier scheinen die Bedingungen für den in Europa als gefährdet geltenden Lachs noch perfekt – aber nur auf den ersten Blick.

Welchen Problemen zum Schutz dieser Wanderfische, anderer Fischarten und aquatischer Ökosysteme wie entgegengewirkt werden kann, wurde unter dem Motto „Connectivity and processes across the riverscape“ auf dem 15th International Symposium on Ecohydraulics and Fish Passage diskutiert. Erstmals fanden beide Konferenzen zeitgleich und gemeinsam statt. Vom 06. bis 09. Mai trafen sich dazu Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Personen aus der internationalen Fachwelt in der gleichnamigen Hauptstadt der Provinz Québec. Québec liegt direkt am Sankt-Lorenz-Strom und bedeutet auf Algonquin passend „where the river narrows“, denn schon wenige Kilometer östlich von Québec kommt Küstenfeeling auf. Aber nicht nur die Lage macht die Stadt zu etwas Besonderem, auch die historische Altstadt ist eine der ältesten Nordamerikas.

In insgesamt 41 Sessions wurden jedoch weitaus mehr Aspekte beleuchtet und es wurde schnell klar, dass man in Nordamerika teilweise mit ganz anderen Problemen zu kämpfen hat als in Europa. Während wir in Europa Wert darauf legen, dass alle Fischarten gleichermaßen Fischaufstiegsanlagen überwinden können, liegt der Fokus in Nordamerika stark auf anadromen Fischarten – wie z.B. dem Lachs. Dabei sind die Randbedingungen für Planung und Bau von Anlagen nicht weniger herausfordernder als in Europa. Eine Präsentation handelte eindrucksvoll davon, dass meterhohe Eismassen, welche im Winter über den Fluss in den Nordatlantik transportiert werden, es nahezu unmöglich machen, eine Fischaufstiegsanlage zu bauen, die nicht durch die Eismassen zerstört wird. Hinzu kommt, dass witterungsbedingt nur drei Monate im Jahr gebaut werden kann und Beton aus logistischen Gründen nicht zur Verfügung steht. Die einzige Lösung ist daher aus den größten vor Ort befindlichen Steinen einen naturnahen Fischaufstieg zu bauen. Im Rahmen eines anderen Vortrages wurde dargelegt, mit welchen logistischen Problemen man beim Bau an abgelegenen Orten konfrontiert wird. So mussten Bagger beispielsweise in Einzelteilen zerlegt per Hubschrauber zur Baustelle geflogen werden, da keine Straße dorthin führte. Gleiches galt für sämtliches Baumaterial sowie Ausrüstung und Personen. Vor Ort war keine Fläche zum Abstellen vorhanden, sodass eine Plattform über den Fluss gebaut werden musste, welche jedoch bei hohen Abflüssen immer wieder zerstört wurde. Handyempfang oder gar Internet waren natürlich auch nicht vorhanden, was die Kommunikation und das Ausarbeiten von Notfallplänen deutlich erschwerte. Für uns in Europa fast unvorstellbare Szenarien.

Linus und ich nutzten auch die Gelegenheit, im Rahmen einer Exkursion mehr über das Leben der indigenen Bevölkerungsgruppe der Huronen zu lernen. Dieses Volk wurde einst aus seiner ursprünglichen Heimat am Huronsee vertrieben und hat sich deshalb in Québec niedergelassen. Ein Museum bot die Möglichkeit, mehr über die ursprünglichen Lebensweisen und Traditionen zu erfahren. Im Anschluss erfolgte im strömenden Regen die Besichtigung einer Aalleiter – ein Projekt, welches in Zusammenarbeit mit der Huron-Wendat Nation erfolgt, um den Aal auf dem dortigen Gebiet wieder anzusiedeln.

Die Reise nach Kanada bot uns nicht nur die Möglichkeit, unsere Forschungsergebnisse international zu präsentieren, unseren fachlichen Horizont zu erweitern und unser Netzwerk auszubauen, sondern auch die Chance, abseits der Konferenz Kanada zu erkunden. Linus zog es in die kanadische Hauptstadt und die umliegende Seenlandschaft zum Angeln und Wandern. Ich durchstreifte die Nationalparks rund um Québec auf der Suche nach unbekannter Flora und Fauna. So bekamen wir zwar Bieber, Otter, Elche, Stachelschweine und sogar einen kleinen Schwarzbären zu sehen, ein Blick auf den so bedeutsamen Lachs blieb uns jedoch verwehrt – dieser verbringt seinen Sommer im Atlantik und kommt erst im Herbst wieder in die kanadischen Flüsse zurück. Hoffentlich beim nächsten Mal….

Verfasst von Lina Focht

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