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Naturmessungen: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Bild: Methoden_naturmessung_5.jpg|thumb|Bild 5: Schiffsdynamische Messungen auf dem Strelasund bei der Überführung eines Werft-schiffes im Schleppverband]]
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Für viele fachwissenschaftliche Fragestellungen werden Spezialmessungen in der Natur durchgeführt, um allgemein hochwertige Daten für die Kalibrierung und Validierung eingesetzter Modell- und Berechnungsverfahren zu erheben und deren Genauigkeit und Prognosefähigkeit zu erhöhen. Die Messungen in der Natur dienen überwiegend der Erfassung
Die BAW führt umfangreiche Naturmessungen an den Binnenwasserstraßen und an den Seeschifffahrtstraßen im Küstengebiet durch. Diese fließen unmittelbar sowohl in Forschungsaktivitäten wie auch Projektarbeiten ein. Sie sind ein integraler Bestandteil einer wasserbaulichen Systemanalyse und dienen dazu:


* spezieller gewässerphysikalischer Prozesse in den Binnenwasserstraßen und den Seehafenzufahrten einschließlich der deutschen Küste (hydraulische Messungen z.B. zu Turbulenz- und Schwebstoffdynamik)
*die Prognosefähigkeit der bei der BAW eingesetzten mathematischen Verfahren zu überprüfen und abzusichern.
* schiffsdynamischer Parameter bei Revierfahrt (fahrdynamische Messungen)
*das Verständnis der physikalischen Prozesse im Gewässer zu vertiefen und damit Methoden und Berechnungsansätze zu optimieren und weiter zu entwickeln.
* hydraulischer Belastung (Wasserstand, Seegang, Schiffswellen und Strömung) von Bauwerken in und an der Wasserstraße
*die komplexen Wechselwirkungen zwischen Schiff und Wasserstraße zu untersuchen, sowohl in Bezug auf die Schiffsdynamik als auch in Bezug auf die hydraulische Belastung von Wasserbauwerken und Ufern.


und fließen unmittelbar sowohl in Forschungsaktivitäten wie auch Projektarbeiten ein.
Viele der bei der BAW bearbeiteten Fragestellungen beziehen sich auf die zukünftige Wirkung (Prognose) wasserbaulicher Maßnahmen. Die zukünftige Wirkung einer Maßnahme lässt sich aus Naturmessungen nicht ableiten. Hierfür setzt die BAW leistungsfähige mathematische Verfahren ein. Ergebnisse aus Naturmessungen liefern jedoch einen unverzichtbaren Beitrag zur Beschreibung des Ist-Zustandes und zum Verständnis der physikalischen Prozesse in einem Gewässer. Sie dienen damit direkt der Weiterentwicklung und Optimierung der mathematischen Verfahren. Untersuchungsergebnisse auf Basis mathematischer Verfahren werden sowohl aus fachlicher Sicht als auch in planrechtlichen Verfahren nur dann akzeptiert, wenn sie durch belastbare Naturmessungen validiert und abgesichert sind.


Bei fahrdynamischen Messungen werden schiffsdynamische Parameter wie z.B. Position und Lage des Schiffes, Squat, Trimm, Propellerdrehzahl, Ruderlage gemessen. Hieraus werden u. a. Kursachsen, Raumbedarf und Lage des taktischen Drehpunkts abgeleitet. Die Messdaten dienen zur Validierung fahrdynamischer Modellverfahren und sind auch für spezielle Untersuchungen als Eingangsdaten im Zusammenhang mit der [[Schiffsführungssimulation]] am Schiffsführungssimulator erforderlich.
An vielen Stellen leisten Naturmessungen einen eigenständigen Beitrag zur fachwissenschaftlichen Beurteilung wasserbaulicher Fragestellungen und im Rahmen von Forschungsaktivitäten. So gibt es beispielsweise bei der Erfassung und Beschreibung der morphologischen Prozesse und der Schwebstoffdynamik in Fließgewässern noch große Wissenslücken. Hier leisten Naturmessungen im Rahmen von F&E – Vorhaben einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Wirkzusammenhänge. So untersucht die BAW in Kooperation mit Universitäten und Forschungseinrichtungen die Wechselwirkung zwischen Gewässersohle und Wasserkörper, das Verhalten suspendierter Partikel in der Wassersäule sowie die Dynamik von Bodenformen.


Im Rahmen hydraulischer Messungen werden charakteristische gewässerphysikalische Prozesse örtlich und zeitlich hochaufgelöst erfasst. Durch spezielle Kombinationen von Standardsensoren in innovativen Messkonzepten können neben herkömmlichen Wasserstands- und Strömungsmessungen z.B. durch den Einsatz von ADCP, Kranzwasserschöpfer und Mehrfrequenzecholoten auch Messungen von Transportprozessen und Schwebstoffdynamik durchgeführt werden. Die Daten werden überwiegend zur Validierung von hydrodynamisch-numerische Modellen im Projekt- und Forschungsbereich verwendet.
Einen weiteren Schwerpunkt bilden Untersuchungen zur komplexen Wechselwirkung zwischen Schiff und Wasserstraße. So liefern Messungen des fahrdynamischen Verhaltens von Schiffen wichtige Eingangsgrößen für die Bemessung von Fahrrinnen und für die Schiffsführungssimulation. Die hydraulische Belastung von Ufern und Bauwerken, z.B. aufgrund von Schiffswellen, Propulsion, Strömungen und Seegang, wird durch Naturmessungen an den Wasserstraßen ermittelt. Die Ergebnisse fließen in die Konzeptionierung von Wasserbauwerken und in Strategien zur Unterhaltung der Wasserstraßen ein. Im Binnenbereich steht für diese Untersuchungen ein BAW-eigenes Mess- und Arbeitsboot zur Verfügung.
 
Im Binnenbereich steht für diese Untersuchungen ein BAW-eigenes Mess- und Arbeitsboot zur Verfügung.
 
Wasserfahrzeuge verursachen bei Revierfahrt ein System aus kurz- und langperiodischen Wasserspiegelauslenkungen (Schiffswellen), die die angrenzenden Ufer erreichen und dort vorhandene Uferbauwerke wie z.B. Deckwerke belasten. Die Größe der schiffserzeugten Wellen ist hauptsächlich abhängig von der Schiffsgröße (eingetauchter Hauptspantquerschnitt), der Geschwindigkeit durchs Wasser, dem Uferabstand und der Geometrie des Gewässerquerschnitts. Im Küstenbereich sind zusätzliche Belastungen durch Seegang und Sturmflut von Bedeutung und müssen bei der Konzeption der Naturmessungen entsprechend berücksichtigt werden.


==Projektbeispiele und -dokumentationen==
==Projektbeispiele und -dokumentationen==

Version vom 7. April 2022, 08:08 Uhr

Bild 1: Fahrdynamische Messungen in der Gebirgsstrecke des Rheins bei Niedrigwasser im August 2003
Bild 2: Trailerbares Mess- und Arbeitsboot der BAW
Bild 3: Schiffserzeugte Wellen an einen Uferdeckwerk bei schneller, ufernaher Fahrt
Bild 4: Ausbringen von Verankerungen in der Jade zur Erfassung sohlnaher Turbulenz- und Schwebstoffstrukturen
Bild 5: Schiffsdynamische Messungen auf dem Strelasund bei der Überführung eines Werft-schiffes im Schleppverband

Die BAW führt umfangreiche Naturmessungen an den Binnenwasserstraßen und an den Seeschifffahrtstraßen im Küstengebiet durch. Diese fließen unmittelbar sowohl in Forschungsaktivitäten wie auch Projektarbeiten ein. Sie sind ein integraler Bestandteil einer wasserbaulichen Systemanalyse und dienen dazu:

  • die Prognosefähigkeit der bei der BAW eingesetzten mathematischen Verfahren zu überprüfen und abzusichern.
  • das Verständnis der physikalischen Prozesse im Gewässer zu vertiefen und damit Methoden und Berechnungsansätze zu optimieren und weiter zu entwickeln.
  • die komplexen Wechselwirkungen zwischen Schiff und Wasserstraße zu untersuchen, sowohl in Bezug auf die Schiffsdynamik als auch in Bezug auf die hydraulische Belastung von Wasserbauwerken und Ufern.

Viele der bei der BAW bearbeiteten Fragestellungen beziehen sich auf die zukünftige Wirkung (Prognose) wasserbaulicher Maßnahmen. Die zukünftige Wirkung einer Maßnahme lässt sich aus Naturmessungen nicht ableiten. Hierfür setzt die BAW leistungsfähige mathematische Verfahren ein. Ergebnisse aus Naturmessungen liefern jedoch einen unverzichtbaren Beitrag zur Beschreibung des Ist-Zustandes und zum Verständnis der physikalischen Prozesse in einem Gewässer. Sie dienen damit direkt der Weiterentwicklung und Optimierung der mathematischen Verfahren. Untersuchungsergebnisse auf Basis mathematischer Verfahren werden sowohl aus fachlicher Sicht als auch in planrechtlichen Verfahren nur dann akzeptiert, wenn sie durch belastbare Naturmessungen validiert und abgesichert sind.

An vielen Stellen leisten Naturmessungen einen eigenständigen Beitrag zur fachwissenschaftlichen Beurteilung wasserbaulicher Fragestellungen und im Rahmen von Forschungsaktivitäten. So gibt es beispielsweise bei der Erfassung und Beschreibung der morphologischen Prozesse und der Schwebstoffdynamik in Fließgewässern noch große Wissenslücken. Hier leisten Naturmessungen im Rahmen von F&E – Vorhaben einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Wirkzusammenhänge. So untersucht die BAW in Kooperation mit Universitäten und Forschungseinrichtungen die Wechselwirkung zwischen Gewässersohle und Wasserkörper, das Verhalten suspendierter Partikel in der Wassersäule sowie die Dynamik von Bodenformen.

Einen weiteren Schwerpunkt bilden Untersuchungen zur komplexen Wechselwirkung zwischen Schiff und Wasserstraße. So liefern Messungen des fahrdynamischen Verhaltens von Schiffen wichtige Eingangsgrößen für die Bemessung von Fahrrinnen und für die Schiffsführungssimulation. Die hydraulische Belastung von Ufern und Bauwerken, z.B. aufgrund von Schiffswellen, Propulsion, Strömungen und Seegang, wird durch Naturmessungen an den Wasserstraßen ermittelt. Die Ergebnisse fließen in die Konzeptionierung von Wasserbauwerken und in Strategien zur Unterhaltung der Wasserstraßen ein. Im Binnenbereich steht für diese Untersuchungen ein BAW-eigenes Mess- und Arbeitsboot zur Verfügung.

Projektbeispiele und -dokumentationen


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