Allgemein

Für diejenigen, die in der Forschung tätig sind, wird 2020 ein ungewöhnliches Jahr ohne Konferenzen, Workshops und Kongresse sein. Einige von ihnen sind online gegangen; es wird jedoch viel verpasst, wenn persönliche Gespräche und Kontakte von Angesicht zu Angesicht fehlen. Ich blicke mit ein wenig Wehmut auf das Jahr 2019 zurück, als die BAW mir die Gelegenheit gab, an zwei der wichtigsten Konferenzen im Bereich der angewandten Probabilität im Bauwesen teilzunehmen: die International Conference on Application of Statistics and Probability in Civil Engineering (ICASP) in Seoul und die European Safety and Reliability Conference (ESREL) in Hannover. Die erste Konferenz findet in der Regel alle vier Jahre in Asien oder in Amerika statt, obwohl sie von internationalen Wissenschaftlern aus aller Welt besucht wird, die auf den Gebieten Sicherheit, Risiko, Resilienz und Zuverlässigkeit ziviler Infrastrukturen forschen. Sie gibt einen Überblick über den Stand der Forschung in Ländern, die von Naturkatastrophen und Klimawandel stark betroffen sind. Die Aufmerksamkeit wird auch auf die Alterung der zivilen Infrastrukturen gerichtet, ein Problem, das endlich als eine der größten Herausforderungen moderner Gesellschaften erkannt wurde. Die zweite Konferenz findet jedes Jahr in Europa statt: Die Themen sind ähnlich der Erstgenannten, aber der Schwerpunkt liegt auf Systemen wie Kernkraftwerken oder Stromnetzen. Techniken der künstlichen Intelligenz sind in diesem Bereich bereits implementiert, aber es finden oft harte Debatten über die Wirksamkeit solcher Ansätze statt.
In Seoul hatte ich die Gelegenheit Hiba Baroud, Assistenzprofessorin für Bau- und Umweltingenieurwesen und Littlejohn Dean’s Faculty Fellow an der Vanderbilt University (Nashville, USA), zu treffen. Sie kam auf mich zu und war überrascht, eine Forscherin auf dem Gebiet der Resilienz von Wasserstraßeninfrastrukturen zu treffen, dem Thema ihrer Doktorarbeit. Es versteht sich von selbst, dass sich daraus sofort eine Freundschaft entwickelte!
Dr. Baroud hat an der University of Oklahoma in Industrial and System Engineering promoviert. Sie hat einen Master of Mathematics vom Department of Statistics and Actuarial Science an der University of Waterloo, wo sie sich in ihrer Forschung auf die Anwendung von Statistiken, insbesondere Zeitreihenmodellen, zur Analyse von Finanzdaten konzentrierte. Davor erwarb sie ihren B.S. in Aktuarwissenschaften an der Notre Dame University, Libanon.
Ihre Arbeit beschäftigt sich mit Datenanalyse und statistischen Methoden zur Messung und Analyse von Risiko, Zuverlässigkeit und Resilienz in kritischen Infrastruktursystemen. Insbesondere hat sie datengesteuerte Bayes’sche Methoden untersucht, um das Auftreten von Störereignissen in Infrastruktursystemen vorherzusagen und den Wiederherstellungsprozess des physisch gestörten Systems sowie indirekt betroffener Systeme stochastisch zu modellieren. Sie entwickelte auch Entscheidungsanalyse-Tools, um verschiedene Strategien zur Vorbereitung und Wiederherstellung von Investitionen für den Schutz ziviler Infrastrukturen zu bewerten.
Sie hat mehrere Publikationen verfasst und mitverfasst, von denen einige für unser Forschungsprojekt über die Resilienz der westdeutschen Kanäle (PREVIEW) relevant sind. Wir trafen uns wieder bei der ESREL in Hannover, und ich lud sie ein, die BAW zu besuchen und einige ihrer Ergebnisse in einer informellen Diskussion zu erläutern, insbesondere die Ergebnisse zur Resilienz und Risikobewertung und zur Entscheidungstheorie
Dr. Baroud besuchte zunächst die wasserbaulichen Versuchshallen der BAW mit den physikalischen Modellen. Sie war beeindruckt von den Möglichkeiten der BAW, dem Maßstab der Modelle und der Komplexität der Untersuchungen. Sie freute sich auch über die freundliche Atmosphäre in den Hallen und die Kollegen vor Ort, die gerne ihre Fragen beantworteten.
Nach dem Besuch der Versuchseinrichtungen folgte eine Diskussion, zu der alle Projektpartner von PREVIEW und die Kollegen von B4 eingeladen waren. Die Themen, die in der Sitzung besonders diskutiert wurden, waren die Maßnahmen zur Risiko und Resilienz des Infrastrukturnetzes und die multikriterielle Entscheidungsfindung bei gegebenen Resilienzmaßnahmen.
Schließlich gab uns Dr. Baroud einen Einblick in ihr neues Projekt über die Binnenschiffbarkeit und die Binnenschifffahrt in Bangladesch. Das Wasserstraßensystem in Bangladesch ist ein komplexes Netz, das durch das Ganges-Brahmaputra-Meghna Delta repräsentiert wird. Die Wirtschaft des ganzen Landes hängt stark vom Wasserstraßensystem ab, jedoch ist die Schiffbarkeit des Systems durch mehrere Faktoren gefährdet, wie z.B. den Transport von Sedimenten und Erosionen, die oft mit der globalen Erwärmung und dem Klimawandel zusammenhängen. Dr. Baroud und die anderen Projektbeteiligten konzentrierten sich zunächst auf die Entwicklung einer Karte, die die wichtigsten Wasserstraßen und Binnenhäfen von Bangladesch darstellen soll. Diese Aufgabe wurde mit Hilfe verschiedener Datenquellen wie Satellitenbildern, Volkszählungs- und Navigationsdaten gelöst. Laut Dr. Baroud muss Bangladesch definitiv mehr Kanäle aufbauen und die Baggertechniken verbessern, um die Wasserwege besser zu verwalten. Solche Entscheidungen können aus Ihrer Sicht nicht ohne wissenschaftliche und fundierte Forschung getroffen werden.
Weitere Informationen über die von Dr. Baroud durchgeführten Forschungsprojekte finden Sie auf ihrer persönlichen Homepage: https://engineering.vanderbilt.edu/bio/hiba-baroud
Ich hoffe, dass ich bald die Gelegenheit haben werde, Hiba wieder zu treffen und andere begeisterte Forscher wie sie kennen zu lernen. Dies ist nämlich auch ein wesentlicher Teil der Forschungsarbeit.

Verfasst von Francesca Marsili

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Das Umsetzen von Projekten dauert mittlerweile in Deutschland sehr lange, zumindest an Bundeswasserstraßen. An einem Projekt an der Elbe, das die langjährige Eintiefung der Flusssohle (Erosion) mindern soll,  verbunden mit der Umsetzung von Zielen des Naturschutzes und dem Erhalt der Wasserstraße Elbe arbeite ich schon seit 25 Jahren mit. Am 26.2.2020 wurde nun eine Kooperationsvereinbarung vom Präsidenten der Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt, Prof. Dr.-Ing. Hans-Heinrich Witte und dem Umweltstaatssekretär des Landes Sachsen-Anhalt, Klaus Reha unterzeichnet. Darin wird die gemeinsame Durchführung dieses Pilotprojektes durch Bund und Land vereinbart, was ein gemeinsames Genehmigungsverfahren einschließt.

Es handelt sich um eine ca. 15 km lange Strecke, in der die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) zur Verminderung des Strömungsangriffs auf die Flusssohle  ursprünglich die Bauwerkshöhe der Buhnen absenken und dabei auch das Flussbett in einer engen Krümmung aufweiten wollte. Eine Maßnahme der Pflege des bestehenden Regelungssystems. Da im Bereich dieser Krümmung im 18. Jahrhundert eine Meanderschlinge zum Hochwasserschutz verkürzt worden war, wollte man gleichzeitig diesen und andere Altarme wieder stärker durchströmen lassen. Nachdem in den 1990er Jahren im Rahmen der „Elbeökologie“- Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung von der BAW mit aerodynamischen und zweidimensionalen hydonumerischen und Feststofftransportmodellen die zu erwartenden Wirkungen untersucht worden waren und das Projekt sinnvoll erschien, spukte die Idee immer weiter in den Köpfen verschiedener Akteure an der Elbe.

2009 war mittlerweile das Sohlstabilisierungskonzept für die Elbe zwischen Mühlberg und Saalemündung erstellt worden, das die WSV gemeinsam mit den Ländern Sachsen-Anhalt und  Sachsen erarbeitet hatte. Natürlich waren die zwei Bundesanstalten für Wasserbau und Gewässerkunde (BAW und BfG) intensiv eingebunden. Darin wurde ein Plan vorgelegt, wie auf 170 Kilometer Fließstrecke die anhaltende Eintiefung der Flusssohle vermindert werden soll. In einigen Strecken sollten möglichst sofort Erfahrungen gesammelt werden. Die Umsetzung von Maßnahmen bei Klöden schien ja schnell möglich zu sein, da es viele Vorarbeiten gab. Zwischen 2007 und 2011 wurden trotzdem neue Untersuchungen in den Bundesanstalten durchgeführt. Schließlich sollte das Projekt in Genehmigungsverfahren nicht an überalterten Grundlagen scheitern.

Um den unterschiedlichen Ansprüchen an die Elbe gerecht zu werden, hatten sich das Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur und das Bundesministerium für Umwelt 2010 darauf verständigt, für diesen Fluss ein Gesamtkonzept zu erarbeiten. Dieses wurde von Bundes- und Landesvertretern unter aktiver Einbindung von Verbänden aus Umwelt und Wirtschaft sowie von Bürgerinitiativen erstellt und 2017 verabschiedet. Auch in diesem Konzept spielt die Minderung der Erosion eine zentrale Rolle – wie im kleinen Pilotprojekt Klöden. Durch dieses Gesamtkonzept und geänderte rechtliche Rahmenbedingungen ergaben sich inzwischen spannende, neue Möglichkeiten für die Umsetzung von strukturverbessernden Maßnahmen durch die WSV. Die wollen wir im Pilotprojekt Klöden mutig nutzen – und führen neue Untersuchungen durch. Diesmal setzt die BAW ein zweidimensionales Strömungsmodell gekoppelt mit einem eindimensionalen Feststofftransportmodell ein.

Dank der Kooperationsvereinbarung können wir (vor allem WSV, Biosphärenreservatsverwaltung Mittelelbe, Heinz-Sielmann-Stiftung) hoffentlich bald praktische Erfahrungen sammeln. Diese sind wichtig für die BAW und BfG zur Überprüfung der Prognosesicherheit von verschiedenen Modellen, aber noch mehr für die Vorhabensträger bei der Umsetzung z. B. bezüglich der Bauweisen und der Erfolgskontrolle, um für weitere Strecken noch besser gerüstet zu sein – und schneller Maßnahmen umsetzen zu können… Verlassen wir also endlich die Ebene der theoretischen Diskurse und lernen wir in der Natur?! Natürlich werden sich die vielfältigen, unterschiedlichen, mitunter gegesätzlichen Ansprüche an das Projekt nicht erfüllen. Aber vielleicht eröffnet uns die gewonnene Erfahrung auch bei nur kleinen, ersten Schritten neue Wege.

Verfasst von Petra Faulhaber

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