Quelltext der Seite Buhnen - Regelungselemente an Bundeswasserstraßen

= Flussregelung =

Schon früh hat der Mensch begonnen, Fließ[[gewässer]] entsprechend seiner Ziele umzugestalten, z. B. zum Schutz der [[Ufer]] oder zur Nutzung des Wassers als Energielieferant und Transportweg. Zur Verbesserung der Schifffahrtsverhältnisse wurden dabei zunehmend flussbauliche Maßnahmen in Form von sog. Regelungsbauwerken –  [[#Buhnen|Buhnen]], Parallelwerke und Schwellen – umgesetzt. Mit Blick auf deren Wirkung in einem Flussabschnitt spricht man von einem [[#Regelungssystem|Regelungssystem]].

= Buhnen =

[[Buhnen]] sind Regelungsbauwerke, die vom [[Ufer]] aus quer zur Strömung errichtet werden. Sie dienen dem Uferschutz und fixieren den Flusslauf. In ihrer Wirkung als [[#Regelungssystem|Regelungssystem]] bündeln sie den [[Durchfluss]], um auch bei geringen Durchflüssen ausreichende Wassertiefen für die [[Schifffahrt]] sicherzustellen. Mehrheitlich bestehen [[Buhnen]] aus – oftmals gepflasterten – Steinschüttungen.

[[Bild: BUHNENFELD_beschriftet.jpg]]
''Bild 1: [[Buhnen]] mit [[Buhnenfeld]]''

Je nach Flussgebiet haben sich zum Teil unterschiedliche Ausprägungen von Buhnenaufbau und Buhnenausrichtung entwickelt. Neben der am häufigsten anzutreffenden inklinanten Ausrichtung (stromaufwärts) gibt es die deklinante (stromabwärts) und die orthogonale Ausrichtung.

{| class="wikitable"
|-
! style="background-color:#FFFFFF;" | [[Bild:Deklinant.jpg|thumb|220px|left]]   ||   style="background-color:#FFFFFF;" |   [[Bild:Inklinant.jpg|thumb|220px|left]]   ||   style="background-color:#FFFFFF;" |   [[Bild:Orthogonal.jpg|thumb|220px|left]]
|}
''Bild 2: Mögliche Buhnenausrichtungen''

= Regelungssysteme =

Die flussbauliche Regelung einer freifließenden [[Wasserstraße]] hat das Ziel, ausreichende und verlässlich vorhandene Wassertiefen und Strömungsbedingungen für die [[Schifffahrt]] zu gewährleisten – ohne dass dadurch Nachteile für die wasserwirtschaftlichen Verhältnisse (z. B. Hochwassergefahr) und die langfristige Entwicklung des Flussbetts (z. B. Sohlerosion) entstehen. Wesentliche Parameter wie der Streichlinienabstand, die Bauwerkshöhen und die [[Neigung]] der Buhnenköpfe sind hierzu an die Charakteristik des Flussabschnitts anzupassen. Diese wird maßgeblich bestimmt durch das [[Abflussregime]], das [[Gefälle]], die Zusammensetzung des Sohlmaterials sowie die auf der Sohle transportierte Geschiebefracht. Bilden [[Buhnen]] die Regelungselemente, sind zudem der Buhnenabstand und die Buhnenlängen für die Wirksamkeit des Regelungssystems von zentraler Bedeutung.

{| class="wikitable"
|-
! style="background-color:#FFFFFF;" | [[Bild:Buhnen_Regelung_01.jpg|thumb|350px|'''Ausgangszustand''': Ungeregelter Abschnitt mit einer für die Schifffahrt unzureichenden Wassertiefe.]]   ||   style="background-color:#FFFFFF;" |  [[Bild:Buhnen_Regelung_02.jpg|thumb|350px|'''Buhneneinbau''': Querschnittsverengung bewirkt eine Wasserspiegelanhebung und eine Durchflussbündelung.]]
|}

{| class="wikitable"
|-
! style="background-color:#FFFFFF;" | [[Bild:Buhnen_Regelung_03.jpg|thumb|350px|left|Als '''Folge''' dessen erhöht sich die Sohlschubspannung, was zu einer begrenzten Sohleintiefung führt.]]   ||   style="background-color:#FFFFFF;" |  [[Bild:Buhnen_Regelung_04.jpg|thumb|350px|left|Die '''Sohleinteifung''' führt wiederum zu einem Wasserspiegelabfall und einer entsprechenden Reduzierung derSohlschubspannung.]]
|}
''Bild 3: Auswirkungen von Buhneneinbauten''

Als '''Ergebnis''' stellt sich ein neues Gleichgewicht ein zwischen Wasserspiegellage und Sohle bei einer größeren [[Wassertiefe]] (Bild 4).
[[Bild:Buhnen_Regelung_05.jpg]]
''Bild 4: Ergebnis''

= [[Hydraulik]] = 

Die hydraulische Wirkung von [[Buhnen]] hängt entscheidend davon ab, ob sie umströmt oder, wie im Fall höherer Wasserstände, überströmt werden.

== Umströmte Buhnen ==

Bei umströmten [[Buhnen]] wird durch den Querschnittsverbau der [[Durchfluss]] in der Flussmitte konzentriert. Zwischen den Buhnenköpfen, in der sog. Ablöse- oder Scherzone, entstehen vertikale, stromab wandernde [[Wirbel]]. Hierbei kommt es zu einem Energieeintrag von der Hauptströmung in die Buhnenfelder, wodurch ein sich um die vertikale Achse drehender Buhnenfeldwirbel
erzeugt wird. Infolge der deutlich reduzierten [[Fließgeschwindigkeit]] kommt es im [[Buhnenfeld]] zu Feststoffablagerungen. Im Nahbereich der Buhnenköpfe entstehen turbulente dreidimensionale Strömungen, die oftmals zu erheblichen lokalen Vertiefungen in der Flusssohle (Buhnenkopfkolke) führen. Diese Kolke können die Standsicherheit der Bauwerke und langfristig auch die Regelungswirkung der [[Buhnen]] gefährden.

{| class="wikitable"
|-
! style="background-color:#FFFFFF;" | [[Bild:umstroemt.jpg|thumb|350px|left]]   ||   style="background-color:#FFFFFF;" |   [[Bild:Buhnenkopfkolk.jpg|thumb|350px|left]]
|}
''Bild 5: links: Umströmte [[Buhne]]; rechts: Buhnenkopfkolk''

== Überströmte Buhnen ==

[[Bild:ueberstroemt.jpg|thumb|Bild 6: Überströmte Buhne]]

Bei deutlich überströmten [[Buhnen]] herrschen im [[Buhnenfeld]] ähnliche Geschwindigkeiten wie im [[Flussschlauch]], was zur Remobilisierung abgelagerten Feststoffs führen kann. Je nach Ausrichtung der [[Buhnen]] wird die Strömung in unterschiedliche Richtungen gelenkt: bei inklinanter Anordnung in Richtung Flussmitte (guter Uferschutz, hohe Verlandung) und im Fall von deklinanter Anordnung in Richtung Flussufer (schlechter Uferschutz, geringe Verlandung).

= Alternative Buhnenformen =

[[Bild:Kerbbuhnen.jpg|thumb|Bild 7: Kerbbuhnen]]

Neben der regelnden Funktion von [[Buhnen]] wird seit geraumer Zeit auch deren Potential zur Verbesserung der ökologischen Strukturen an Wasserstraßen mitbetrachtet. Insbesondere den Buhnenfeldern kommt als Flachwasserbereiche ein hoher naturschutzfachlicher Wert zu. Durch Anwendung alternativer Buhnenformen lässt sich dieser gezielt erhöhen.
Untersuchungen haben gezeigt: Alternative Buhnenformen wie Kerb- und Knickbuhnen können die Strömungsvielfalt und die strukturelle Heterogenität im [[Buhnenfeld]] erhöhen und somit die Lebensraumbedingungen für terrestrische und aquatische Organismen verbessern.


[[Bild: Knickbuhnen.jpg]]
''Bild 8: Um- und überströmte Knickbuhnen''


Link: https://izw.baw.de/publikationen/informationsgrafiken/0/BAW_Buhnenposter_web_300dpi.pdf