Allgemein

Anwender-Workshop im BMDV-Expertennetzwerk

Forschende freuen sich, wenn ihre Ergebnisse Verwendung finden. Damit Forschung kein Selbstzweck bleibt, wird auch im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerkes dem Austausch mit Anwendern ein hoher Stellenwert eingeräumt.

So hat auch die BAW am Vormittag des 16.05.2022 mit 15 Vertretern aus GDWS und BAW einen virtuellen Anwenderworkshop veranstaltet. Vorgestellt wurden Werkzeuge, die zur Priorisierung von Instandhaltungsmaßnahmen verwendet werden können. Entstanden sind sie im Rahmen des Arbeitspakets 4 des Schwerpunktthemas 302 im BMDV-Expertennetzwerk.

Ist denn eine Priorisierung von Instandhaltungsmaßnahmen wirklich erforderlich und sinnvoll? Die Überlagerung von Bauwerksalter, Bauwerkszustand und zur Verfügung stehenden Ressourcen wie Personal, Geld und Zeit lassen keinen Zweifel daran. Die Teilnehmer bestätigten dies aus Sicht der Praxis. Die aktuelle Vorgehensweise wurde als Feuerwehrstrategie bezeichnet, bei der nur die Bauwerke instandgesetzt werden, bei denen ein zeitnaher Ausfall erwartet wird. Also müssen Modelle und Kennzahlen her, die Entscheidern bei erforderlichen Entscheidungen helfen können und die WSV perspektivisch zu einer vorausschauenden Instandhaltung bringen.

Filigrane Lebenszyklusmodelle zum Infrastrukturmanagement sind sehr datenhungrig, die Datenbeschaffung stellt dann häufig ein Problem dar. In einem ersten Teil des Projektes hat die BAW daher versucht, vorhandene Daten der Bauwerksinspektion besser zu nutzen und daraus weitere Kennzahlen zu generieren. Bereits etabliert sind Zustands- und Teilnoten, die über die von Schäden betroffenen Bauteile aggregierte Kennzahlen berechnen. Mit einer Adaption der FMEA-Methodik, üblicherweise im industriellen Produktionsbereich eingesetzt, können diese Noten geschärft werden. Es entstehen modifizierte Noten, die zeigen, inwieweit die Tragfähigkeit, die Gebrauchstauglichkeit und die Dauerhaftigkeit von den entdeckten Schäden betroffen ist. Defizite im Bereich der Tragfähigkeit können weitreichende Konsequenzen bis hin zum Bauwerksversagen haben. Es macht daher Sinn, Bauwerke mit einer entsprechenden Benotung prioritär zu behandeln, mindestens im Hinblick auf weitere Untersuchungen, unter Umständen aber auch im Hinblick auf erforderliche Maßnahmen.

Modifizierte Zustandsnoten

Aber auch die modifizierten Noten führen weiterhin zu einer Gruppierung der Bauwerke, viele Bauwerke haben die gleiche modifizierte Note. Gibt es auch die Möglichkeit, weitere Kriterien bei einer Priorisierung zu berücksichtigen, um zu einer tatsächlichen Reihung zu kommen?

Mit der Anwendung von multikriteriellen Entscheidungsmethoden, kann diese Frage mit „ja“ beantwortet werden. Multikriterielle Entscheidungsmethoden ermöglichen eine Unterstützung von Entscheidungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kriterien. Die BAW hat die TOPSIS-Methode für die beschriebene Problematik adaptiert und Ansätze der Fuzzy-Methode integriert. Für eine beispielhafte Anwendung wurden drei Kriterien und fünf Bauwerke ausgewählt. Final müssen genau diese Kriterien und ihre Gewichtung intensiv zwischen den Beteiligten diskutiert werden. Zusätzlich ist es möglich, Expertenwissen sehr strukturiert abzufragen und zu verwenden, was von den Workshopteilnehmenden begrüßt wurde. Im Ergebnis entsteht ein transparentes, nachvollziehbares und objektives Informationsmodell zur Entscheidungsunterstützung.

Die unterschiedlichen Aspekte wurden eingehend von den Teilnehmern diskutiert. Da nicht für alle Details gebührend Zeit zur Verfügung stand, soll die Diskussion in einem Folge-Workshop fortgesetzt werden. Für die Forschenden war der Workshop motivierend, denn -wie eingangs ausgeführt- die Anwendung der Forschungsergebnisse ist unser Ziel.

Verfasst von Jörg Bödefeld

Im Referat Infrastrukturmanagement treibt uns die Frage um, wie wir Entscheidungen unterstützen können, die das Wasserstraßennetz als Gesamtes im Auge haben. Dazu benötigen wir Informationen, weshalb wir parallel die Digitalisierung vorantreiben. Aus detaillierten Informationen aggregierte Kennzahlen für Entscheidungsträger zu entwickeln ist dann die spannende Herausforderung.

Matratzen für Moldau

Sammelaktion an der BAW Hamburg zur Unterstützung von Flüchtenden

Irgendwann war klar: wir benötigen ein großes Fahrzeug. BAW-gemäß wäre natürlich ein Schiff das Transportmittel der Wahl, aber die Republik Moldau ist zurzeit besonders schlecht und auch ansonsten eher kompliziert per Schiff zu erreichen. Daher wurde es doch ein großer Sattelschlepper, der sich schließlich voller Betten, Matratzen, Bettzeug und weiterer Haushaltsausstattung von der BAW in Hamburg auf den Weg nach Chisinau, in die Hauptstadt der Republik Moldau, machte.

Links: Der beladene LKW verlässt den Parkplatz der BAW. Rechts: Der LKW wird beladen.

Aufgrund persönlicher Kontakte wussten wir von einer deutsch-moldauischen Initiative, die derzeit leerstehende Häuser in einigen Dörfern der Republik Moldau (in Deutschland auch bekannt als Moldawien) für flüchtende Familien aus der Ukraine bewohnbar macht. Diese Initiative sucht unter anderem Sachspenden zum Einrichten der Häuser.

Aus einer fixen Idee wurde mit viel Hilfe und einer gewissen Portion blinder Zuversicht ein Baustein zur Unterstützung dieser Initiative: temporär war Platz in der alten Vortragshalle der BAW am Standort Hamburg. Ausschließlich über persönliche Netzwerke verteilten wir die Info, dass wir zu bestimmten Zeitfenstern die benötigten Hilfsgüter annehmen. Und dann kamen: vollgestopfte Autos, geliehene Kleinbusse, Fahrräder mit einem Schlafsack auf dem Gepäckträger; ein Cabrio, aus dem hinter jedem freien Sitz eine Matratze herausragte; eine Frau, die in jedes Set Bettwäsche noch eine Tafel Schokolade gesteckt hatte; das Hotel von gegenüber, das seinen Besprechungsraum neu bestuhlt und jede Menge gut erhaltene Stühle übrig hatte.

Links: Annahme der Sachspenden. Mitte: Sortierung der Spenden. Rechts: Halle 7 während des letzten Annahmezeitfesters.

Mit vielen Händen nahmen wir die Dinge an, sortierten sie, packten sie transportierbar zusammen und beschrifteten sie dreisprachig. Ein paar Tage später rangierte der russisch sprechendem Fahrer den in der Ukraine zugelassenen LKW einer moldauischen Spedition vorsichtig vor die Halle. Und zwei Stunden später wussten wir: wer so gut packt, hätte auch noch Platz für ein paar Matratzen mehr!

Bei Sonnenuntergang fuhr der beladene LKW vom Hof der BAW, zunächst zum Zollamt nach Hamburg und dann weiter, auf die weite Fahrt nach Moldau. Wir, die wir vor Ort blieben, blickten mit gemischten Gefühlen unserer Lastwagenladung guter Hoffnung hinterher.

Dieses DANKE geht an all die, die mit ihren Spenden und ihrer Freizeit, ihrem Engagement, ihrem Spaß und ihren verborgenen Fähigkeiten beteiligt waren: die am-Wochenende-die-Schrauben-fürs-Kinderbett-Suchenden,  die Kofferraum-Auslader, Matratzenträgerinnen, Kleinbusfahrer, Flyerbastlerinnen, Verkehrslenkende, Lattenrostträger, Schlafsacklieferantinnen, den-russisch-sprechenden-LKW-Fahrer-Übersetzter, Kabelbinderfestzieherinnen, Kistenheber, Bettwäsche-Vorbeibringer, Fotografen, Listenführerinnen und natürlich die falls-ihr-noch-wen-braucht-Bereitstehenden.

Links: Ein Blick ins Innere des LKWs zu Beginn der Beladung. Rechts: Gruppenbild vor dem letzten Drittel des Beladens.

PIANC-Bericht zu „Smart Shipping on Inland Waterways“ veröffentlicht

PIANC (Permanent International Association of Navigation Congresses) wurde 1885 gegründet und ist ein weltweit tätiger Verband, der Orientierungshilfen und technische Beratung für eine nachhaltige Verkehrsinfrastruktur auf dem Wasser bietet. Eine der großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts in diesem Bereich ist die Digitalisierung, die zukünftig einen bedeutenden Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit der Binnenschifffahrt haben wird. Diesem Thema hat sich die PIANC-Arbeitsgruppe 210 „Smart Shipping on Inland Waterways“ angenommen und kürzlich einen Bericht über aktuelle und zukünftige Entwicklungen im Bereich der automatisierten und autonomen Schifffahrt („Smart Shipping“) auf Binnenwasserstraßen veröffentlicht.

Titelbild des Berichts
PIANC-Bericht der Arbeitsgruppe 210: Smart Shipping on Inland Waterways (2022)

Der Bericht konzentriert sich u. a. auf die Interaktion zwischen automatisierten oder autonomen Schiffen und der genutzten Infrastruktur. Außerdem wurde die Rolle von zuständigen Behörden und rechtlichen Vorschriften im Hinblick auf den Praxiseinsatz selbstfahrender Schiffe beleuchtet. Durch eine Analyse der jüngsten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich „Smart Shipping“ wurden potentielle Hindernisse für eine weitergehende Etablierung neuer Entwicklungen identifiziert und Lösungsvorschläge erarbeitet.

Schwerpunkte des Berichts sind u. a.:

  • Benötigte Datengrundlage, Datenqualität und Datenverfügbarkeit
  • Auswirkungen einer zunehmenden Automatisierung der Binnenschifffahrt auf die physische und digitale Infrastruktur
  • Anforderungen eines hybriden oder autonomen Schiffsverkehrs an von Wasserstraßenverwaltungen angebotene Dienstleistungen
  • Auswirkungen von „Smart Shipping“ hinsichtlich rechtlicher Vorschriften, Haftung und Umwelt
  • Handlungsempfehlungen für Wasserstraßenverwaltungen zur Gewährleistung einer sicheren, effizienten und nachhaltigen Nutzung der Wasserstraßen durch automatisierte oder autonome Schiffe

Weitere Informationen finden sich auf der PIANC-Webseite unter:

https://www.pianc.org/publications/inland-navigation-commission/wg210

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