Allgemein

Neues E-Learning Angebot Fischaufstiegsanlagen

Auf IZW Campus wurde ein neues E-Learning Angebot zum Thema Bemessung der Leitströmung von Fischaufstiegsanlagen freigegeben.

Die Referate W1 der BAW und U4 der Bundesanstalt für Gewässerkunde beraten die Wasserstraßen- und Schiffahrtsverwaltung des Bundes bei fachlichen Themen rund um die Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit. Die an Bundeswasserstraßen vorhandenen Wehre, Wasserkraftanlagen und Schleusen sind für Fische meist unüberwindbar und somit können sie ihre natürlichen Wanderbewegungen in den Gewässern nicht mehr duchführen. Eine Möglichkeit, den Fischaufstieg unter Beibehaltung der genannten Infrastruktur wieder zu ermöglichen, sind Fischaufstiegsanlagen (oder landläufig: Fischtreppen), mit denen eine Verbindung zwischen Unter- und Oberwasser geschaffen wird. Fischaufstiegsanlagen sind aufgrund des beschränkten zur Verfügung stehenden Platzes jedoch häufig relativ klein im Vergleich zur gesamten Staustufe. Daher muss der Einstieg durch eine geeignete Leitströmung angezeigt werden, um für Fische auffindbar zu sein.

Genau hierum geht es im E-Learning Angebot: die Bemessung einer ausreichend großen Leitströmung an Standorten mit Wasserkraftanlagen. Die fachlichen Grundlagen wurden bereits 2019 in einer BAWEmpfehlung sowie kürzlich in einer Reihe von Fachpublikationen (siehe BAWiki zur ökologischen Durchgängigkeit unter Publikationen) veröffentlicht. Im E-Learning Angebot wird der Inhalt der BAWEmpfehlung sowie zusätzliche Informationen in drei aufeinander aufbauenden Kapiteln vermittelt. Dazu dienen unter anderem interaktive Abbildungen, Lernvideos und Planungsbeispiele.

Interaktive Abbildungen
Lernvideos
Planungsbeispiele

Mit dem Angebot sollen WSV, Fachplaner und Interessierte weitere Hintergrundinformationen über die Bemessung erhalten, sowie in der Anwendung der Bemessungsempfehlung unterstützt werden. Ein Forum für Fragen und Antworten rundet das Angebot ab.

Verfasst von Patrick Heneka

Ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter im Referat Wasserstraße und Umwelt (W1). Meine Arbeitsschwerpunkte sind u.a. die Beratung der WSV bei der Planung von Fischaufstiegsanlagen und die Durchführung von experimentellen Untersuchungen im Wasserbaulabor.

Der Datenkatalog Homogenbereiche für BIM-Projekte

Mit Einführung durch den Stufenplan Digitales Planen und Bauen des BMVI von 2015 wird zukünftig die Anwendung der Methode des Building Information Modeling (BIM) für öffentliche Auftraggeber im Verantwortungsbereich des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) für neue Infrastrukturprojekte vorgeschrieben. BIM betrifft dabei sämtliche Planungsaspekte von der Grundlagenermittlung bis zur Fertigstellung und dem anschließenden Betrieb und beinhaltet damit auch ein digitales, dreidimensionales Modell des Baugrundes, das Fachmodell Baugrund.

Dieses Fachmodell Baugrund ist die Grundlage für weitere Planungen mit BIM bspw. für die Bauwerke des Spezialtiefbaus oder des Ingenieurbaus. Die Methode BIM sieht dabei vor, dass alle Projektbeteiligten gemeinsam in einem Gesamtmodell arbeiten, welches alle Aspekte eines Projektes enthält. Dieses Gesamtmodell vernetzt alle gewerkspezifischen Fachmodelle.

Bild: Einbettung des Fachmodells Baugrund im Gesamtmodell (Quelle: https://doi.org/10.1002/gete.202000040)

Diese kollaborative Arbeitsweise in einem Gesamtmodell stellt eine hohe Herausforderung für die softwaretechnische und datentechnische Umsetzung dar.

Derzeit ist bereits eine rein geometrische Abbildung des Baugrundes und des Ingenieurbaus mit vielen in der Fachwelt verbreiteten Softwareapplikationen praktikabel möglich. Auch die Übergabe der Geometrie zwischen unterschiedlichen Softwareapplikationen und eine Zusammenschau unterschiedlicher geometrischer Modelle ist bereits gut umsetzbar.

Bild: Baugrundschichtenmodell mit digitalem Geländemodell, Aufschlüssen und Bauwerk (Screenshot aus Leapfrog Works) (Quelle: https://doi.org/10.1002/gete.202000027)

Dagegen bereitet die Übergabe von sematischen (also beschreibenden) Informationen derzeit noch viele Probleme. Und gerade anhand der Möglichkeiten der automatisierten Weiterverarbeitung von semantischen Informationen wird sich der Erfolg bei der Umsetzung von BIM entscheiden. Damit eine solche automatisierte Weiterverarbeitung von Informationen erfolgen kann, sind Datenbanklösungen erforderlich. Einhergehend mit Datenbanklösungen ist die Erfordernis einer Standardisierung der zu übergebenden Informationen. Damit also die Planung einer Baugrube oder die Planung eines Wasserbauwerks die Informationen der Geotechnik im Fachmodell Baugund automatisiert weiterverareiten kann, muss die „Sprache“ der Informationen eindeutig geregelt sein.

Als einfaches Beispiel sei die Angabe der Feuchdichte eines Bodens durch die Geotechnik genannt. Für Fragestellungen der gerätetechnischen Behandlung des Baugrundes gibt die Geotechnik auf Grundlage der VOB Teil C (Homogenbereiche) die Feuchtdichte in Form einer Bandbreit an. In Verknüfung mit dem Fachmodell der geplanten Baugrube des Spezialtiefbaus kann mittels des auszuhebenden Volumens und der Feuchtdichte des Bodens eine Massenermittlung erfolgen, die dann in Verknüfung mit Aufwandswerten eine Kosten- und Terminplanungen der Baumaßnahme ermöglicht.

Damit die IT-Lösungen zur Massenermittung und Kosten- und Terminplanungen die Werte der Feuchtdichte stets automatisiert verarbeiten können, muss dieser Wert standardisiert werden, d. h. der Wert ist stets bspw. mit der Einheit „g/cm³“ in einer Bandbreite (Maximalwert und Minimalwert) anzugeben und heißt immer „Feuchtdichte“. Alternative Angaben, z. B. in einer anderen Einheit, sind nicht zulässig, da sonst die automatisierte Weiterverarbeitung nicht möglich ist.

Bevor BIM also eine breite Anwendung finden kann, sind die Voraussetzungen in Form einer Standardisierung von Fachinformationen zu erarbeiten. Dies sollte schrittweise erfolgen einhergehend mit der technischen Entwicklung von Datenbanklösungen und Möglichkeiten des Datenaustauschs. Neue standardisierte Themenkomplexe sollten anhand von Referenzprojekten hinsichtlich der Umsetzbarkeit und einer ausreichenden fachlichen Qualität und Quantität getestet werden.

Um den Weg der Standardisierung aufzuzeigen, wurde der Datenkatalog Homogenbereiche als Tabellendatei erarbeitet. Dieser zeigt für einen abgeschlossenen Aspekt der Geotechnik, die Homogenbereiche nach VOB Teil C, wie eine Standardisierung von komplexen geotechnischen Informationen erfolgen kann. Dem Datenkatalog Homogenbereiche liegt ein modularer Aufbau zugrunde, sodass Ergänzungen z. B. nach dem Erscheinen neuer Normen, leicht möglich sind. Eine Kurzbeschreibung des Datenkatalogs findet sich im BAWBrief 01/2022 (Link: https://www.baw.de/de/publikationen/bawbriefe/bawbriefe.html). Der Datenkatalog selbst als Tabellendatei sowie eine umfassende Beschreibung zum Aufbau sind auf der Homepage https://izw-campus.baw.de in der Rubrik Geotechnik/Building Information Modelling (BIM) öffentlich abrufbar (https://izw-campus.baw.de/goto.php?target=cat_3617&client_id=iliasclient).

Die im Datenkatalog Homogenbereiche standardisierten Eigenschaften und Kennwerte für Bauleistungen nach VOB/C können als Grundlage der Attributierung von Homogenbereichen des Fachmodells Baugrund dienen. Jedoch dient der Datenkatalog Homogenbereiche nicht der unmittelbaren Datenspeicherung, d. h. der festgestellte Wert (z. B. der Feuchtdichte mit dem Minimal- und Maximalwert 1,700 g/cm³ bzw. 1,900 g/cm³) wird nicht im Datenkatalog selbst gespeichert. Vielmehr gibt der Datenkatalog Homogenbereiche vor, welche Eigenschaften und Kennwerte im Zusammenhang mit bestimmten Bauleistungen nach VOB/C erforderlich sind und wie diese Informationen strukturiert und computerinterpretierbar gespeichert werden können.

Da der Datenkatalog Homogenbereiche ein recht hohes Abstraktionsniveau besitzt, ist dieser derzeit nur mit hohem Aufwand in die eigentliche Projektarbeit überführbar. Daher empfiehlt es sich, als Hilfsmittel für die Umsetzung des Datenkatalogs Homogenbereiche, eine projektübergreifende Datenbank Homogenbereiche zu erstellen. Dies wäre der nächste zu erarbeitende Schritt zur Umsetzung der standardisierten Fachinformationen in BIM-Projekten.

IZW-Campus: Mit neuem Design ins neue Jahr

Vielleicht ist es Ihnen schon aufgefallen, seit dem Jahreswechsel erstrahlt IZW-Campus in einem rundum erneuerten Design.

Inhaltlich gibt es keine Veränderungen in IZW-Campus. Wie gewohnt finden Sie über die Magazin-Einstiegsseite die Inhalte in der bekannten fachlichen Struktur oder über die alphabetische Liste.

Jedoch gab es die folgenden Änderungen im Aussehen:

  • Login-Seite: Sie erscheint nun in einem frischen blauen Design. Wie gewohnt können Sie sich hier einloggen und die umfassenden Wissensangebote von IZW-Campus nutzen oder aber Sie biegen ab in den öffentlichen Bereich.
  • Hauptmenü: Hier gab es die größte Umstellung. Das Hauptmenü ist nun senkrecht am linken Bildschirmrand. Ihren persönlichen Schreibtisch finden Sie nun unter der Kachel Dashboard. Über die zweite Kachel Magazin finden Sie immer wieder zur Magazin-Einstiegsseite zurück.

Zudem können über die Suche in der oberen rechten Ecke des Bildschirms direkt Wissensangebote aufgerufen werden. In diesem Bereich finden Sie zusätzlich weiterhin Ihr persönliches Profil, können die Einstellungen ändern und sich aus IZW-Campus aus- und einloggen.


Virtuelle Veranstaltungen und neue Inhalte

Im letzten Jahr hat sich im Bereich der Formate, die wir auf IZW-Campus anbieten, richtig was bewegt: Rund 2500 Gäste aus der WSV und externem Fachpublikum durften wir bei unseren neu entwickelten virtuellen Veranstaltungsformaten begrüßen. Neben digitalen Aussprachetagen (Beispiele finden Sie hier und hier) haben wir auch Kolloquien komplett digital anbieten können. Außerdem haben wir im Dezember mit der Gesamtzahl unserer Angebote die 100er Marke geknackt! Im vergangenen Jahr wurde IZW-Campus rund 22.000 mal besucht und zudem ausgewählte Angebote erstmals auch öffentlich zugänglich gemacht (zum Beispiel hier und hier).


IZW-Campus Newsletter

Künftig möchten wir Sie zudem über neue Wissensangebote, Schulungen und virtuelle Veranstaltungen in IZW-Campus in einem eigenen Newsletter informieren. Dabei werden wir Sie etwa alle sechs bis acht Wochen über neue Inhalte in IZW-Campus auf dem Laufenden halten.

Sie haben bereits jetzt die Möglichkeit, sich über das IZW-Portal für den IZW-Campus-Newsletter zu registrieren: https://izw.baw.de/wsv/newsletter

Verfasst von Laura Beuter

Als Teil des IZW-Teams kümmere ich mich um alle Themen rund um E-Learning und IZW-Campus.

Sedimentäre Grenzerfahrungen – niederländische und deutsche Messschiffe im Einsatz für Methodenvergleiche

Anfang November 2021 fand im deutsch-niederländischen Grenzabschnitt des Rheins eine länderübergreifende Kampagne zum Vergleich von Sedimentmessmethoden statt. Die Kampagne ist Teil des über die Euregio-Rhein-Waal mit INTERREG-Mitteln geförderten Projektes Living-Lab Rhine (LILAR). Dieses ist zugleich Pilotprojekt der deutschen und niederländischen Partner der im Aufbau befindlichen europäischen Forschungsinfrastruktur DANUBIUS-RI. Das LILAR-Projekt strebt an, das gemeinsame Verständnis des Sedimentregimes im Rhein zu verbessern und somit ein nachhaltiges Sediment- und Flussmanagement zwischen Deutschland und den Niederlanden zu unterstützen. An dem Projekt sind neben der BAW auch die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), das Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Rhein (WSA) und von niederländischer Seite Rijkswaterstaat sowie Deltares beteiligt. Zudem unterstützen zwei Masterandinnen der TU Delft und der TU Darmstadt das Projekt.

Während der Messkampagne wurden mit insgesamt fünf Schiffen (Abb. 1) – „Rheinland“, „Mercator“ und „Fluctus“ auf Seiten des WSA und „Conrad“ und „Flevomeer“ von Rijkswaterstaat – verschiedene Untersuchungen zum Transport von Schweb- und Geschiebefracht sowie ergänzend auch zu Mikroplastik durchgeführt. Hierbei wurden sowohl Messungen an zwei Flussquerschnitten vorgenommen, als auch die Bewegung des Sediments an der Flusssohle über einen definierten Flussabschnitt untersucht.

Abb. 1: Die Messschiffe „Rheinland“, „Conrad“, „Mercator“ und „Flevomeer“ (von links) während der Messkampagne am Niederrhein.

Zur Bestimmung des Schwebstoffgehaltes im Flussquerschnitt wurden Wasserproben an mehreren Punkten und aus mehreren Tiefen mit unterschiedlichen Methoden entnommen (Abb. 2). Diese Proben wurden anschließend gesiebt und gefiltert, je nach Methode vor Ort oder im Labor, und der Sedimentrückstand zur genauen Bestimmung der Sedimentkonzentration getrocknet und gewogen. Ein ganz ähnlicher Ansatz wurde bei der Beprobung von Mikroplastik verfolgt (Abb. 3). Ergänzend zur Schwebstoffbeprobung wurde an den gleichen Punkten mittels Aktivsonar-Messgeräten (ADCP und ADV), d. h. über Schallwellen-Reflektion an Schwebstoffpartikeln, der Anteil von Schwebstoffen im Wasser indirekt gemessen.

Abb. 2: Messvorrichtungen für Schwebfrachtmessungen. a) Messrahmen zur zeitgleichen Schwebstoff-Probennahme in verschiedenen Tiefen. b) Messflügel mit Pumpvorrichtung zur sequenziellen Schwebstoff-Probennahme in verschiedenen Tiefen.
Abb. 3: Mikroplastik-Probennahme in insgesamt 3 Tiefen (zu sehen ist die Probennahme an der Wasseroberfläche).

Für die Bestimmung des Geschiebetransportes wurden Proben von der Sohlenoberfläche mittels zwei Arten von Geschiebefängern gesammelt (Abb. 4). In beiden Fällen wurde bei Geschiebetrieb bewegtes Sediment mit einem Fangkorb aufgefangen, welches dann später im Labor gesiebt wurde, um die unterschiedlichen Anteile der Sedimentfraktionen zu bestimmen. Während der Probenahme zeichneten Kameras die Sedimentbewegungen an der Sohle auf. Indirekte Messungen des Geschiebetriebs fanden wiederum mithilfe von Aktivsonar-Messgeräten statt. Zusätzlich wurde die Höhenlage der Sohle mehrfach mittels Fächerecholot-Peilungen bestimmt, um Dünenbewegungen zu erkennen, die eine andere Art des Geschiebetransportes darstellen.

Abb. 4: Geschiebefänger für die Beprobung des Geschiebetriebs auf der Sohle. a) Deutsche Variante der BfG. b) Niederländische Variante.

Die gemeinsame Messkampagne lieferte aufschlussreiche Erkenntnisse bezüglich der unterschiedlichen Messmethoden der deutschen und niederländischen Partner. Neben der noch ausstehenden Quantifizierung der Unterschiede in den Messergebnissen fördern diese Erkenntnisse das Verständnis für Daten aus vergangenen und zukünftigen Messungen und machen diese nicht zuletzt bei der internationalen Zusammenarbeit besser interpretierbar. Außerdem können sie als Grundlage für einen möglichen zukünftigen Abgleich der Messmethoden und -ergebnisse dienen.

Ein Video zur beschriebenen Kampagne ist auf dem Youtube-Kanal der BAW verfügbar [1], eine Bilderserie kann auf Flickr eingesehen werden [2].

An der Entstehung dieses Beitrages hat Martin Hämmerle mitgewirkt. Fotos: BAW.

Quellen:

[1] https://www.youtube.com/watch?v=KFTVXz4BU-w

[2] https://www.flickr.com/photos/bundesanstalt_fuer_wasserbau/albums/72177720296043685

Das bodenmechanische Praktikum für die Studierenden der HSU 2021

Im November und Dezember 2021 wurde inzwischen fast traditionsgemäß das bodenmechanische Praktikum für Studierende der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) in der BAW ausgerichtet. Das geotechnische Labor in Hamburg unterstützt mit diesen jährlich stattfindenden Praktika die HSU beim Studiengang Bauingenieurwesen. Neben Studierenden der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) waren in diesem Jahr auch erstmals Studierende der Autobahn GmbH dabei.

Sowohl mit Blick auf die Praktikumsinhalte als auch bei den Hygienemaßahmen waren die Mitarbeiter:innen auf BAW-Seite beim dritten Praktikumsjahrgang, dem zweiten unter Corona-Bedingungen, gut vorbereitet. 2G und AHA+L+C – Regeln ermöglichten eine sichere Durchführung des Praktikums.

Inhaltlich wurden wie bereits in den vergangenen Jahren am ersten Praktikumstag die Bodenklassifikation und Bodenansprache thematisiert. Von Anne Heeling wurde die fachgerechte Beschreibung des Bodens im Bohrkern und in Sonderproben erläutert. Anschließend konnten die Studierenden die Ansprache selbst üben. Auch bei Versuchen zur Ermittlung der Siebkurve, den Konsistenzgrenzen, Kalkgehalt und Glühverlust war die Mitarbeit der Studierenden gefragt, die an den einzelnen Versuchsständen von Melanie Schwab, Femke Behrens und Dirk Augner in Kleingruppen angeleitet wurden.

Am zweiten Praktikumstag lag der Fokus auf den höherwertigen Versuchen der Bodenmechanik. Die Studierenden der Gruppe 1 mussten einen Probenkörper für einen Triaxialversuch aus einer älteren, stark organischen Sonderprobe von der Kleinen Schleuse Kiel herstellen. Hierbei zeigten sich die Tücken der Probenherstellung. Sagen wir mal so: Nach der entsprechenden DIN EN ISO 17892-9:2018-07 für Triaxialversuche dürfen „Furchen oder Löcher, die nicht größer als 1/6 des Probekörperdurchmessers sind, mit aufgearbeitetem Probematerial gefüllt“ werden, um einen akzeptablen Probenkörper zu erhalten. Gruppe 2 hatte da ein wenig mehr Glück, denn sie durfte die Probenherstellung an einer im Labor homogenisierten, konsolidierten Kleiprobe üben.

Anschließend führten die Studierenden den Einaxialen Druckversuch und Untersuchungen mit der Laborflügelsonde selbstständig durch. Da der Ödometerversuch und der Triaxialversuch mit einer Versuchsdauer zwischen ein bis drei Wochen einen Praktikumstag sprengen würde, gab es hierfür nur Trockenübungen zum Einbau und Erläuterungen zur Versuchsdurchführung. Verschiedene Arbeitsblätter zur Auswertung der Versuche ergänzten das praktische Lehrangebot der BAW.

Dem Laborteam der BAW haben die Praktikumstage wieder viel Spaß bereitet. Wir hoffen, den Studierenden ging es ähnlich und etwaige Klausurfragen zu Laborversuchen können nun gut beantwortet werden.

7. Kolloquium zur Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit an Bundeswasserstraßen von BAW und BfG


Am 18./19. November 2021 fand in der BAW ein Kolloquium zum Thema „Die Variabilität natürlicher Prozesse – Eine Herausforderung bei der Planung von Fischaufstiegsanlagen“ statt, zu welchem BAW und BfG gemeinsam eingeladen hatten. Als auswärtiger Referent konnte unter anderem Prof. Dr. Geist von der TU München gewonnen werden, der auch den Einführungsvortrag hielt.

Das Kolloquium, das aus Pandemiegründen virtuell stattfinden musste, war auf ein erfreulich hohes Interesse gestoßen. Die vollständig digitale Ausrichtung war für die Organisator:innen eine neue Erfahrung und bisweilen auch Herausforderung. Basis für die Karlsruher Referierenden war ein professionell eingerichtetes Medienstudio, welches die besten technischen Voraussetzungen für das virtuelle Modell bot. Am Donnerstagmittag begrüßte BAW-Amtsleiter Prof. Dr. Heinzelmann die knapp 300 Teilnehmenden und damit einen etwa doppelt so großen Kreis von Fachleuten, als dies bei einer Präsenzveranstaltung der Fall gewesen wäre.

Die Referate des ersten Tags waren der biologischen und natürlichen Variabilität von Fischbeständen sowie der hydrologischen Variabilität gewidmet. Der Vortragsblock am zweiten Tag befasste sich im Wesentlichen mit dem Umgang mit natürlicher Variabilität bei der Planung von Fischaufstiegsanlagen. Im Anschluss an die Vorträge bestand die Möglichkeit zum fachlichen Austausch der Teilnehmenden in separaten moderierten Diskussionsräumen, die auch rege genutzt wurde. Das Schlusswort sprachen am Freitagmittag Dr. Roman Weichert und Dr. Matthias Scholten.

Die Organisator:innen erhielten im Anschluss an das Kolloquium eine sehr positive Resonanz. Hierbei wurden insbesondere die vielseitige Themenauswahl, die Referent:innen und die technische Umsetzung – nicht zuletzt in den Diskussionsräumen – hervorgehoben. Alle Vorträge des Kolloquiums werden zeitnah in einem Tagungsband veröffentlicht und dieser dann auch zum Download angeboten werden.

Der erste erfolgreiche Herzschlag der neuen Mehrzweckschiffe (MZS)

Mit der erfolgreichen Zertifizierungserprobung des ersten LNG-Bordnetzaggregates einer 12er-Serie, begleitet von der Klassifikationsgesellschaft Lloyds Register, der BAW und der WSV, wurde ein essenzieller Meilenstein im Konstruktions- und Fertigungsprozess der drei neuen Mehrzweckschiffe erreicht.

Dies ist besonders bemerkenswert, da in den letzten 21 Monaten ein mit Erdgas betreibbarer Verbrennungsmotor so weiterentwickelt wurde, dass er mit toxischer und explosiver Verbrennungsluft, die bei einem Havariebekämpfungseinsatz im Operationsgebiet des MZS auftreten kann, sicher funktioniert.

Dafür haben die Motorkonstrukteure nicht nur die baulich konstruktiven Aggregate-Anpassungen durchgeführt, sondern im Vorfeld Versuche und Messungen an einem Testmotor realisieren müssen.

Auch die Nachbildung der im realen Schiffseinsatz besonders kritischen explosiven Umgebungssituation musste zur Vorbereitung der Werkserprobung betrachtet und in die Bordnetzaggregateerprobung integriert werden. Nicht zuletzt waren hierfür die baulichen Gegebenheiten am Motorprüfstand und auch der laufende Fertigungsbetrieb bzgl. des sicherheitstechnischen Umgangs mit explosiver Verbrennungsluft zu berücksichtigen.

Für den nunmehr ersten Motor dieser neuen hochkomplexen und ausrüstungsintensiven LNG-Mehrzweckschiffe hat alles auf Anhieb funktioniert. Die erforderlichen Nachweise konnten erbracht werden. Für die nun folgenden Aggregate wünschen wir den vertraglich und fertigungstechnisch verantwortlichen Firmen MTU und BERGEN-Engine auch weiterhin gutes Gelingen.

Für das in Norwegen bereits gebaute und erfolgreich erprobte Bordnetzaggregat bzw. die noch zu bauenden drei Einheiten für das erste MZS schließen sich nun zunächst der Transportweg nach Litauen (Klaipėda), zum Zwecke des Einbaues in den Schiffskasko an. Im weiteren Projekt-/Fertigungsablauf wird der vorausgerüstete Schiffskasko, nach Deutschland (Lemwerder) verschleppt. Dort wird aus dem vorausgerüsteten Kasko ein modernes und hochkomplexes Mehrzweckschiff, dessen Systeme, wie auch die Bordnetzaggregate nach Abschluss der Installationsarbeiten einer Inbetriebnahmeprozedur und weiterer Hafen- und Seeerprobungen unterzogen werden. Anschließend kann das Mehrzweckschiff dem in 2021 neu gegründeten Reedereizentrum der WSV übergeben werden.

P.S. Durch die zwischenzeitliche Herauslösung des Motorfertigungswerkes aus dem Rolls-Royce-Konzern gehören sowohl der gebaute als auch die noch für die Mehrzweckschiffe zu bauenden LNG-Motoren zu den letzten, die ein Rolls-Royce-Typenschild erhalten werden.

(erstellt: Ulf Türmer, Referat K4, Fachbereich Elektrotechnik)

Bildquelle: BAW

’Gnat’ together – W2 auf Stechmückenjagd

Am 23.09.2021 morgens traf sich das Referat W2 Flussbau für eine halbtägige Exkursion in Rappenwört (Abb. 1). Die Veranstaltung erfolgte im Rahmen der BAW „get together“, mit denen der persönliche Kontakt im Kollegium auch unter Pandemiebedingungen und nach einer home-office-lastigen Zeit wieder gepflegt werden konnte.

Abbildung 1: Die get-together-Gruppe am Ausgangspunkt der Exkursion.
Abb. 1: Die get-together-Gruppe am Ausgangspunkt der Exkursion.

Die Gruppe wurde von Dipl.-Biol. Harald Jonitz zu verschiedenen Standorten im Altarm- und Auenbereich geführt und dabei umfassend vor allem zur Biologie von Mücken sowie der Stechmückenbekämpfung durch die Kommunale Aktionsgemeinschaft zur Bekämpfung der Schnakenplage e. V. (KABS) informiert. Themenbereiche des Vortrags und der Diskussionen waren beispielsweise die bevorzugten Habitate von Stechmücken (v. a. ephemere, stehende Gewässer für die Larven, Abb. 2), spezifische Fortpflanzungs- und Entwicklungszyklen (und die Kopplung an das z. B. im Jahr 2021 aus Mückenperspektive günstige Witterungsgeschehen), Erkennungsmerkmale und die (jeweils aktuell eher kleine) Rolle von Mücken in Nahrungsketten sowie bei der Übertragung von Krankheiten. Zudem wurden die Bekämpfungsmethoden im Wandel der Zeit sowie Möglichkeiten, selbst den lästigen Plagegeistern auf das Chitin zu rücken, thematisiert.

Abbildung 2: Im Bild ist eine große Anzahl von Mückenlarven zu sehen, die eine Pfütze in einer Abdeckplane als ideales Habitat für ihre Entwicklung nutzt.
Abb. 2: Eine Pfütze in einer Abdeckplane ist ein ideales Habitat für Mückenlarven.

Insgesamt wurde an diesem sonnig-frischen Vormittag wieder deutlich, dass selbst bei der Fokussierung auf einen relativ kleinen Teil eines Ökosystems die Prozesse und Abhängigkeiten im Detail sehr komplex sind – was ja auch das Arbeiten im, am und mit dem Fluss unverändert spannend gestaltet. Auch im Falle dieser Veranstaltung waren der Blick über den eigenen Fachhorizont hinaus sowie die kontroverse Diskussion also wieder lohnenswert.

Vielen Dank an Harald für die kurzweiligen Stunden, die weitreichenden und tiefgehenden Erklärungen sowie die interessanten Diskussionen – wir wünschen einen schönen und erfolgreichen Aufenthalt im südhemisphärischen Nordwinterquartier!

An der Entstehung dieses Beitrages haben Peter Servouse und Fabian Beimowski mitgewirkt. Fotos: Bernd Hentschel.

Kiellegung des ersten von insgesamt drei LNG- Mehrzweckschiffen (MZS) des Bundes

Mit dem erfolgten Brennstart am 28.06.2021 und der nunmehr am 07.09.2021 erfolgten offiziellen Kiellegung wurde knapp 20 Monate nach erfolgter Vertragsunterzeichnung am 20.01.2020 der Schritt in die eigentliche Fertigung des ersten von insgesamt drei neuen LNG- Mehrzweckschiffen (MZS) des Bundes vollzogen. Der Auftragnehmer, die Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft SE, hat auf Grund der gegenwärtigen sehr guten Auslastungslage am Stammsitz in Lemwerder an der Weser einen Teil der Fertigung an die Western Baltija Shipbuilding Yard in Klaipeda/ Litauen vergeben. Die Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft SE ist während der gesamten Fertigung mit einem eigenen Projektteam zur Sicherstellung einer hohen Qualität sowie als permanenter Ansprechpartner für die Bauaufsicht des Auftraggebers in Klaipeda vertreten. Das Fertigungskonzept sieht vor, dass die Neubauten in einer sogenannten Blockbauweise umfangreich vorausgerüstet mit einem Abstand von ca. 9 Monaten bis schlussendlich September 2023 an der Ostsee entstehen werden. U.a. werden bauablaufbedingt bereits Großkomponenten, wie z.B. der ca. 350 m3 fassende LNG- Tank, die Bergen- Gasmotoren ab Schiff zwei, die Hauptantriebsanlagen sowie der Bugjet der Fa. Schottel eingebracht. Für die weitere Ausstattung mit umfangreicher Decksausrüstung, u.a. die große Schleppwinde, die Hebezeuge, die umfangreiche Ausrüstung zur Ölbekämpfung, der Ausbau und die Einrichtung mit sämtlichen dann folgenden Inbetriebnahmen, Erprobungen und Probefahrten werden die Schiffe sukzessive schwimmfähig und vollständig konserviert an die Weser überführt werden.

Der nunmehr erfolgten Kiellegung sind intensive Gespräche im Rahmen der Prozesse von Basic – und Detail Design vorangegangen. Diese erfolgten zwischen den Beteiligten der Werft, dem Projektteam des Auftraggebers, bestehend aus dem Team der Bauaufsicht des Referates Schiffstechnik der BAW, den Vertretern des künftigen Eigners (WSV mit dem Reedereizentrum, inkl. Mitgliedern der künftigen Besatzung) sowie der Klassifikationsgesellschaft Lloyds Register und einer Vielzahl von beteiligten Systemlieferanten und Zulieferern. Die in der zweiten Hälfte 2020 bei der HSVA Hamburg erfolgreich durchgeführten umfangreichen Modelloptimierungen und anschließenden Modellversuche lassen ein in Bezug auf die geforderten Leistungsmerkmale, insbesondere die Erreichung des geforderten Pfahlzuges von 1450 kN, optimierten Schiffsentwurf erwarten. Der weitere Fertigungszeitplan sieht für den Mai 2022 sowie den Januar 2023 die jeweiligen Kiellegungen der MZS 2 und MZS 3 vor, so dass spätestens ab diesem Zeitpunkt die Intensität für die Beteiligten der Bauaufsicht nochmals erhöht wird. Zudem wird mit der Überführung des MZS 1 voraussichtlich im April 2022 die Bauaufsicht dann künftig zwei Baustellenorte betreuen müssen. Zur Wahrnehmung der Bauaufsicht steht ein erfahrenes Team, bestehend aus dem Referat Schiffstechnik der BAW, dem Reedereizentrum der WSV, einschließlich Mitgliedern der künftigen Besatzung sowie einem externen Dienstleister im Auftrag der BAW, der Bietergemeinschaft Reederei Laeisz/ Innoven GmbH, zur Verfügung. Ein nächstes Highlight wird die Erprobung und Zertifizierung der für diesen Einsatzfall speziell entwickelten gasschutzfähigen Bergen- Gasmotoren sein. Die baugleichen Mehrzweckschiffe werden die mit LNG betriebene, seegehende Spezialschiffsflotte des Bundes um drei weitere Einheiten erweitern.

Quelle: Abeking & Rasmussen Kiellegung 6510 Klaipeda 7 September 2021

Flusskrümmungen im Labor

Wer trotz Lockdown und Home Office in den letzten Monaten einen Blick in die Halle V am Standort Karlsruhe werfen konnte, wird unschwer festgestellt haben, dass sich hier so einiges getan hat. Wo über 20 Jahre die Oder bei Hohenwutzen mit einem Geschiebetransportmodell (GTM) und später z. B. die Verringerung der Sedimentation in Häfen mit Hilfe von Lenkbuhnen untersucht wurden, wird seit November 2020 auf einer Fläche von fast 800 m² ein großes gegenständliches GTM aufgebaut – das sogenannte Krümmungsmodell. Es sieht dem Odermodell sogar ähnlich, da das gleiche gelbe Kunststoffgranulat genutzt wird, um das Geschiebe nachzubilden. Geschiebe ist das Sohlmaterial im Gewässerbett, das hüpfend und springend entlang der Gewässersohle bewegt wird.

Das neue Flächenmodell entsteht im Rahmen des Forschungsvorhabens „Hydraulische und morphodynamische Untersuchungen in Krümmungsstrecken mit Geschiebetransport“. Flusskrümmungen stellen im Wasserbau eine komplexe hydraulische und morphodynamische Situation dar, die gekennzeichnet ist durch dreidimensionale Strömungseffekte und eine große Veränderlichkeit von Strömung und Sohlgeometrie über den Ort und die Zeit.

Im Fokus der Untersuchungen stehen die Wirkung von Regelungsbauwerken im Gewässerbett (z. B. Buhnen oder Schwellen) und der Einfluss der Vorlandcharakteristik auf die Strömung und die Umformung der Gewässersohle in Flusskrümmungen. Im Modell sind drei Krümmungen mit zwei unterschiedlichen Radien abgebildet. Es werden Zusammenhänge unterschiedlicher geometrischer und hydraulischer Randbedingungen untersucht, um den Ansprüchen an die Wasserstraße sowohl für den Schiffsverkehr als auch als Lebensraum für Tiere und Pflanzen durch Strukturierung besser gerecht zu werden.

Ziel ist es, allgemeingültige Empfehlungen für strukturierende Maßnahmen in durch Krümmungen geprägten Flussstreckenabschnitten an den Bundeswasserstraßen abzuleiten. Die Modelluntersuchungen schaffen damit eine Schnittstelle zwischen anwendungsorientierter Forschung und WSV-Beratung.

Abb. 1: Projektion des Krümmungsmodells auf den Hallenboden.

Was ist bei diesem Geschiebetransportmodell denn nun aber so anders im Vergleich zu seinen Vorgänger-Modellen? Im Gegensatz zu stark anwendungsorientierten Laborrinnen oder zu GTM, die konkrete Flussabschnitte abbilden, ermöglicht das parametrisierbare Modell zu möglichst unterschiedlichen Flusskrümmungsabschnitten entlang der deutschen Bundeswasserstraßen Rhein, Elbe, Donau und Oder einen Bezug. Das Modell wurde daher so konzipiert, dass wesentliche geometrische, hydraulische und morphologische Parameter relativ leicht verändert werden können:

  • Änderung des Modellmaßstabs zur Anpassung an unterschiedliche Flüsse
  • Wahl des Modell-Sohlmaterials (ermöglicht die Simulation von Sand-Kies- als auch überwiegend Kiesführender Flüsse)
  • Bauwerksmodifikationen, z.B. Veränderung der Buhnenhöhe bezogen auf die Gewässersohle oder die Höhe des Vorlandes, Austausch von Buhnen durch Parallelwerke etc.
  • Vorlandmodifikationen durch unterschiedliche Vorlandhöhen, -breiten oder Rauheiten, Aktivierung einer Vorlandrinne

Der Modellaufbau ist beendet. Die Vorländer wurden zwischen Querprofilen aus Metall mit Sand gestaltet, der durch eine Estrichschicht befestigt wurde. Ca. 90  Buhnen wurden in Formen gegossen, im Gewässerbett eingebaut und zusätzlich mit einem Belag zur Erhöhung der Rauheit versehen. Als Sohlmaterial wurde gelbes Kunststoffgranulat aus Polystyrol zwischen Ufer und Buhnen eingeschwemmt. Nun kann das Modell mit der umfangreichen Mess- und Regeltechnik in Betrieb genommen werden.

Abb. 2: Rohbau des Modellaufbaus– Blick nach unterstrom (Stand: 18.12.2020).
Abb. 3: Frisch gefülltes Modell mit gelbem Granulat als Sohlmaterial, Buhnen in weiß an beiden Ufern, Vorlandfläche in grau – Blick nach oberstrom (Stand: 30.06.2021).

Die Art der Kalibrierung und die dabei zu erhebenden Daten wurden mit den Numerikern der BAW abgestimmt.  So können geeignete Daten für die Weiterentwicklung und Validierung von numerischen Modellverfahren zur Simulation von Strömung und Geschiebetransport bereitgestellt werden. Und wer weiß, bei all den vielen möglichen zu untersuchenden Fragestellungen, Parametervariationen und der ständig in der Entwicklung befindlichen Messtechnik wird das Krümmungsmodell bezüglich seiner Lebenszeit vielleicht an seinen Vorgänger heranreichen…

Weitere Informationen zum Forschungsvorhaben finden sich unter:

https://izw.baw.de/publikationen/forschung-xpress/0/BAWFoX_2021_26.pdf

An der Entstehung dieses Beitrages haben Petra Faulhaber und Bernd Hentschel mitgewirkt.