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Naturnaher Uferschutz mit Lenkbuhnen - Grundlagen, Analytik und Bemessung -

Mende, Matthias

Bereits Anfang der 1990er Jahre entwickelte die Baubezirksleitung Bruck an der Mur / Steiermark mit der Lenkbuhne eine besonders naturnahe und kostengünstige Uferschutzbauweise. Wesentliches Kennzeichen ist ihre geringe Höhe, sie wird bereits bei Niedrigwasserabflüssen vollständig überströmt. Das Umfeld von Lenkbuhnen ist durch Strömungsvielfalt und Strukturvielfalt gekennzeichnet, sie führen daher nachweislich zu einer ökologischen Aufwertung. Trotz langjähriger guter Erfahrungen bei der Baubezirksleitung wurde die Lenkbuhne bisher nicht wissenschaftlich untersucht. Es fehlen wissenschaftlich fundierte Bemessungsansätze, weshalb die Bauweise außerhalb der Steiermark nur zurückhaltend verwendet wird. Als zentrales Ziel der vorliegenden Arbeit sollten daher Bemessungsansätze für einen Uferschutz mit Lenkbuhnen in geraden Gewässerstrecken und Prallufern entwickelt werden. Zur Entwicklung der Ansätze musste mit Hilfe von Laboruntersuchungen ein umfangreiches Prozessverständnis entwickelt werden. Die Untersuchungen wurden in einer geraden Versuchsrinne mit einseitig eingebauten Lenkbuhnen durchgeführt, wobei die Parameter Buhnenabstand in Fließrichtung a_x, auf die Gerinnebreite projizierte Buhnenlänge l_P, der Inklinationswinkel α und die relative Fließtiefe H, das Verhältnis von Buhnenhöhe zu Fließtiefe, in einer weiten Bandbreite variiert wurden. H wurde im Bereich von 1/4 bis 1/10 variiert und war damit weit kleiner als bei allen bisherigen Untersuchungen. Der Fokus der Untersuchungen lag auf der Erfassung des Strömungsbildes, weshalb vor allem mehrdimensionale Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt wurden. Mit ihnen wurde nachgewiesen, dass inklinante Lenkbuhnen eine großräumige Sekundärströmung induzieren, die zu einer Änderung der Geschwindigkeitsverteilung über die Gerinnebreite führt. Die Änderung der Geschwindigkeitsverteilung hängt ebenso wie die Stärke der induzierten Sekundärströmung in erster Linie vom Verhältnis a_x zu l_P ab, der Einfluss von H ist dagegen gering. Die Abhängigkeiten zwischen den variierten Buhnenparametern und der Änderung der Geschwindigkeitsverteilung sowie der Stärke der induzierten Sekundärströmung wurden analytisch beschrieben. Aufbauend auf der analytischen Beschreibung wurden praxisnahe Bemessungsverfahren zum Uferschutz in geraden Gewässerstrecken und an Prallufern entwickelt, die in einem weiten Anwendungsgebiet genutzt werden können.