Allgemein

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.

Am 16. November 2023 fand der gemeinsame Besuch des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (Referat O2/Flächenvoruntersuchung) und Mitarbeitenden des Ingenieurbüros Ramboll (Hamburg sowie Espoo/Finnland) bei der BAW in Hamburg – Rissen (Referat K6/Geotechnik Küste) statt.

On November 16th, the joint visit of the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) (Department O2/preliminary investigation of sites) and members of the engineering firm Ramboll (Hamburg and Espoo/Finland) took place at the BAW in Hamburg – Rissen (Department K6/geotechnical engineering in coastal areas).

Alle Teilnehmenden sind maßgeblich an der Flächenvoruntersuchung des BSH im Rahmen der Ausschreibung von Flächen zur Errichtung und zum Betrieb von Windenergieanlagen auf See beteiligt. Für diesen Zweck werden geotechnische Feld- und Laborversuche durchgeführt welche zum Teil auf dem Schiff sowie in verschiedenen europäischen Laboren durchgeführt werden. Die Offshore-Arbeiten werden durch Ramboll sowie BAW und BSH begleitet. Entsprechende Ergebnisse werden durch das Ingenieurbüro Ramboll sowie die BAW in geotechnische Berichte gefasst und durch das BSH veröffentlicht.

All participants are significantly involved in the BSH’s preliminary site investigations as part of the tendering process for areas for the construction and operation of offshore wind turbines. For this purpose, geotechnical field and laboratory tests are carried out, some of which are performed on the ship and in various European laboratories. The offshore work is accompanied by Ramboll as well as BAW and BSH. The corresponding results are summarised in geotechnical reports by Ramboll and BAW and later published by the BSH.

Im Laufe der nun bereits einige Jahre andauernden vertrauensvollen Zusammenarbeit kam es leider bisher noch kaum zu persönlichen Treffen in größerer Runde außerhalb von Videokonferenzen. Der informelle Austausch diente allen Beteiligten sich und die BAW besser kennenzulernen. Hierbei hat u. a. auch Marko Kasten vom Referat K1 (Küsteningenieurwesen) einen informativen Vortrag gegeben, in welchem er aktuelle und zukünftige Projekte des Küsteningenieurwesens der BAW beleuchtet hat. Abgerundet wurde der Besuch mit der Besichtigung des geotechnischen Labors.

In the course of this fruitful co-operation, which has now lasted for several years, there have unfortunately hardly been any personal meetings in larger groups outside of video conferences. This informal exchange helped everyone involved to get to know each other and BAW a bit better. Marko Kasten from Department K1 (Coastal Engineering) also gave an informative presentation in which he highlighted current and future coastal engineering projects at BAW. The visit was concluded with a tour of the geotechnical laboratory.

Jetzt geht ein Jubiläumsjahr der BAW zu Ende. Die BAW selbst besteht seit 75 Jahren und zählt als Nachfolgerin der Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau (VWS), die im Jahre 1903 in Berlin gegründet worden war, mit 120 Jahren Erfahrung zu den ältesten Wasserbaulaboratorien der Welt. Nach dem 2. Weltkrieg wurde auch die Forschungslandschaft Deutschlands gespalten. In Berlin und Potsdam wurde ab 1945 die Forschungsanstalt für Schifffahrt, Wasser- und Grundbau (FAS) als Nachfolgeeinrichtung fortgeführt. 1948 wurde die BAW wegen der großen Bedeutung einer effektiven wasser- und erdbaulichen Infrastruktur für den wirtschaftlichen Wiederaufbau der Bundesrepublik als neue Versuchsanstalt in Karlsruhe mit einer Außenstelle in Hamburg gegründet, siehe auch https://izw.baw.de/publikationen/bawaktuell/0/BAW_Aktuell_03_2023.pdf und https://ausstellungen.deutsche-digitale-bibliothek.de/baw-geschichte/.

Derzeit wird verstärkt der Fotofundus gesichtet, um das Bildmaterial im historischen Bildarchiv der BAW (https://izw-medienarchiv.baw.de/search) zugänglich zu machen. Um insbesondere die Fotos von spannenden Versuchsanlagen und Modellen fachlich einordnen zu können, ist das Gutachtenarchiv der BAW (EWISA) hilfreich. Hier findet man fast alle Gutachten – nur einige fehlen kriegsbedingt oder weil sie 1990 mit der DDR entsorgt wurden. Hier nur ein kleiner Einblick, der hoffentlich neugierig macht.

So ist im Wasserbau die große Anzahl der in den 1950er und 1960er Jahren von – verglichen mit heute – wenigen Ingenieuren (es waren tatsächlich alles Männer) erstellten Gutachten zu bewundern. Ein Versuchsingenieur, der 1955 in der FAS als Berufsanfänger begonnen hatte, war zwischen 1955 und 1959 an acht Gutachten beteiligt. Die früher kürzeren Bearbeitungszeiten im Wasserbau sind sicherlich auch darauf zurückzuführen, dass Aufträge zur Untersuchung oft erteilt wurden, wenn der Bau bereits begonnen hatte. Bauwerke wurden oft weniger als fünf Jahre nach Auslieferung des Gutachtens in Betrieb genommen.

Oft wurden verschiedene Fragestellungen eines Projektes an unterschiedlichen Modellen von einem Versuchsingenieur untersucht. Bei der Talsperre Spremberg sollten Kräfte und Strahlformen bei verschiedenen Wehrklappenstellungen, die dynamische Belastung des Wehrkörpers, Leistungsfähigkeit von Hochwasserüberfall und Grundablass untersucht und das Tosbecken dimensioniert werden. Die Talsperre Spremberg dient dem Hochwasserschutz des Spreewalds und der Brauchwasserversorgung der Braunkohlekraftwerke. Sie war eine der ersten Talsperren, die im Flachland gebaut wurden (1958-1964) und ist die viertgrößte deutsche Talsperre bezogen auf die Seenfläche bei Vollstau. Allerdings wurde sie auch damals nicht vollständig entsprechend den Empfehlungen der FAS gebaut, so dass der gleiche Versuchsingenieur nach Fertigstellung des Bauwerks verschiedene Parameter erneut bestimmen und optimieren musste. Das spricht allerdings dafür, dass tatsächlich eine Erfolgskontrolle stattfand. Letztendlich fehlen heute oft Messdaten der ausgeführten Maßnahmen, um auch die Prognose von Modellen nachträglich zu prüfen. Inzwischen wurde die Talsperre Spremberg zwischen 2005 und 2016 generalsaniert (links das Auslaufbauwerk 2018 im Luftbild und rechts das Modell des Tosbeckens 1955).

Häufig sind ähnliche Fragen bei unterschiedlichen Projekten zu beantworten. Dann werden die Erfahrungen mehrer Projekte zusammengeführt und Entwurfs- oder Handlungsempfehlungen abgeleitet. Z. B. nachdem mehrer Hochwasserentlastungen zu bemessen waren, entwickelte die FAS ein nomografisches Verfahren zur Dimensionierung seitlicher Schussrinnen. Offenbar waren früher zumindest im Flussbau dafür mehr Ressourcen vorhanden, die heute für die Erstellung eigener Rechenmodelle eingesetzt werden. Auffällig ist, dass früher die Empfehlungen oft von Abteilungs- oder Referatsleitern abgeleitet wurden, die auch die Forschungsprojekte leiteten. Wenn die Empfehlungen veröffentlicht wurden, findet man sie übrigens im offenen Fachrepositorium rund um den Wasserbau HENRY der BAW z. B. https://hdl.handle.net/20.500.11970/106101.

Auch für die Modelle selbst mussten Methoden festgelegt werden. So kamen für flussbauliche Projekte zwischen 1948 und 1954 sieben Geschiebetransport-Modelle zum Einsatz.  Man knüpfte dabei an die Kenntnisse mit gefälleverstärkten Sandmodellen, die vor dem Krieg gesammelt worden waren, an.  Dazu führte man vergleichende Untersuchungen an zwei nach dem Krieg noch vorhandenen Modellen durch. Dies betraf u. a. das Modell Schönebeck, Elbe-km 304-309. Zusätzlich zum wiederhergestellten Modell Schönebeck im Maßstab 1:50 (unten links) wurde ein weiteres Modell der Strecke im Maßstab 1:125 aufgebaut, um eine sogenannte „Modellfamilie“ bewerten zu können. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden im Jahr 1954 dann Ähnlichkeitsbeziehungen abgeleitet, die eine Grundlage für künftige Untersuchungen mit gegenständlichen Geschiebetransportmodelle legten. Ein wenig drängt sich der Eindruck auf, dass in der FAS Modelle auch dann mit beweglicher Sohle betrieben wurden, wenn das für die Lösung Aufgabe nicht unbedingt erforderlich war – weil man es so gut konnte.

Die neu gegründete BAW in Karlsruhe betrieb auch viele gegenständliche Modelle, wobei anfangs ebenfalls Hochwasserbetrachtungen eine große Rolle spielten. Z. B. wurden in den 1950er Jahren die Veränderungen der Strömung bei Nutzung des Schleusenkanals für die Hochwasserabfuhr am Wehr Heilbronn an einem Modell im Maßstab 1:25 (unten links) und die Ausbildung von Kolken bei Hochwasser am Modell (1:45) des Wehrs Poppenweiler am Neckar (rechts) untersucht.

Bei einem Rheinmodell bei Emmerich (ca. Rh-km 850) mit fester Sohle fallen die Rauheitselemente ins Auge, die für die Modellähnlichkeit des großen Modellgebietes (Maßstab Länge 1:250, Höhe 1:50) erforderlich waren. Das Modell war 87 m lang und 21 m breit.

Vergleicht man das Gutachten zu einem Pumpspeicherwerk bei Stuttgart (BAW 1961) mit denen von Markersbach (FAS 1968), fällt die ähnliche Gliederung auf. Auch waren die Gutachten früher offenbar ausdrücklich an den Auftraggeber adressiert, so dass allgemeine Ausführungen zum Projekt fehlten. Die Gutachten waren an die Wasserbau-Fachleute gerichtet und beantworteten dadurch sehr knapp die Fragen. Insbesondere im Flussbau enthalten aktuelle Gutachten nun fachliche Einstimmungen oder Erläuterungen für Fachfremde, da sie oft in Beteiligungsprozessen genutzt werden.

Wegen der großen Bedeutung des Geschiebetransports nutzt man an Elbe und Oder auch für umfassende Analysen langer Flussabschnitte Modelle mit beweglicher Sohle, um Regelungsvorgaben auf ihre Aktualität hin zu prüfen und um Wirkungsmechanismen zu erkunden. Während früher die sogenannte „Berliner Methode“ zum Einsatz kam, bei der das Geschiebematerial im Modell mit Sand abgebildet wurde und das Gefälle im Modell verstärkt werden musste, wird heute Kunststoffgranulat benutzt (siehe auch https://blog.baw.de/wp/?m=202108). Zwischenzeitlich kam sowohl in Karlsruhe als auch in Berlin Braunkohlegrus zum Einsatz.

Die beiden Modelle der Oder, Hohensaaten um Od-km 667 (links), Sandmodell von 1953 im Maßstab 1:60 und Hohenwutzen um Od-km 665, Modell mit Polystyrolgranulat von 2005, Maßstab 1:110 (Länge), 1:40 (Höhe) zeigen die Sohlstruktur der wandernden Dünen sehr ähnlich.

Fotos zum Vergleich früherer Vorgehensweisen beim Modellaufbau- und Betrieb mit heute finden sich im Tagungsband „Wissen über das Gestern für Aufgaben von heute“ https://www.baw.de/de/publikationen/tagungsbaende/tagungsbaende.html, in dem auch weitere Ausführungen zur Geschichte der BAW zusammengefasst sind.

Es lohnt sich, frühere Aufgabenspektren, Arbeitsmethoden und Ergebnisse einer geschichtsträchtigen Versuchsanstalt zu kennen. Auch wenn sich heute infolge anderer Anforderungen und Modellmethoden konkrete Arbeitsweisen verändert haben, bleibt die grundsätzliche Aufgabe, die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung bei ihrer Tätigkeit praxisnah zu unterstützen. Unsere traditionsreiche Einrichtung kann dabei auf einen Wissensfundus zurückblicken, der für aktuelle Aufgaben genutzt werden sollte – auch wenn sich jede Generation das Wissen neu erschließen muss. Bisher wurden vorliegende Daten und Kenntnisse aus früheren Untersuchungen und Forschungsprojekten nur wenig genutzt, um z. B. neue Berechnungsmodelle zu validieren.  Aber es gibt wenige Beispiele für solche Nachnutzungen. So wurden im Rahmen der eindimensionalen Feststofftransportmodellierung Geschiebetransportformeln auch mit Unterstützung von Modelluntersuchungen der 1950er/60er Jahre und der daraus abgeleiteten Zusammenhänge optimiert.

Vielen Dank an die Kolleginnen und Kollegen, die sich der Zusammenstellung der Fotos und deren Beschreibung widmen.

Vom 1.-3. November 2023 fand der diesjährige Kongress der Hafentechnischen Gesellschaft (HTG) in Bremen im Maritimen Hotel mit rund 650 Teilnehmenden statt. Die BAW war in diesem Jahr nicht nur mit insgesamt fünf Vorträgen von BAW Mitarbeitenden beteiligt, die das vielfältige Spektrum der Aufgaben der BAW zeigten, sondern auch erstmalig mit einem eigenen Messestand.

Insbesondere am Begrüßungsabend war dieser bei Snacks und Getränken Anlaufpunkt für viele Besucher zum fachlichen und persönlichen Austausch. Neben der BAW waren hier über 30 weitere Aussteller vertreten, die sich und ihre Arbeit, Dienstleistungen und Produkte über den gesamten Kongress präsentierten. So zeigte zum Beispiel auch die HPA ihren, mit Kamera und mehreren Sensoren ausgestatteten Roboterhund „Spot“, der z. B. zur Inspektion der Hamburger Köhlbrandbrücke eingesetzt wird. 

Am ersten Tag fand außerdem die Mitgliederversammlung der HTG statt, in der unsere Kollegin und Leiterin des Referats Ästuarsysteme II (K3) Dr. Jessica Kelln als Teil des neuen 20-köpfigen Präsidiums der HTG gewählt wurde. Herzlichen Glückwunsch an Jessica zu ihrer neuen Aufgabe!

Das Vortragsprogramm stand – getreu dem Motto der Veranstaltung „Transformationsprozesse im Wasserbau“ – zu Beginn ganz unter dem Zeichen des Klimawandels und dessen Herausforderungen für den Wasserbau. In einem inspirierenden Gastvortrag der Meteorologin Prof. Dr. Daniela Jacob (Direktorin des Climate Service Center Germany) verdeutlichte sie, dass die Ingenieurstechnik in der Anpassung an die Folgen des Klimawandels eine wichtige Rolle spielen sollte und endete in dem Appell, dass wir uns als Ingenieure aktiv in die Diskussion um die Realisierbarkeit der Klimaziele einbringen müssen. Dies wurde durch Prof. Dr. Heinzelmanns Vortrag zu den Potenzialen der Binnenschifffahrt zur Verbesserung des Klimaschutzes und den Arbeiten der BAW in diesem Bereich aus Praxissicht unterstrichen.

Bei einem zwanglosen Kongressdinner in der Markthalle Acht mit internationalen Streetfood-Ständen konnte man die Vorträge des Tages sacken lassen, bevor es am Folgetag mit weiteren spannenden Vorträgen, unter anderem der BAWler Gregor Melling, Frank Kösters, Thomas Nuber und mir selbst, weiterging. Insgesamt können wir auf eine runde Veranstaltung mit vielen spannenden Vorträgen, Gesprächen und leckerem Essen zurückblicken und freuen uns schon auf den nächsten HTG Kongress, auf dem die BAW erneut mit einem Messestand vertreten sein wird.

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