A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Verknüpfung von Strömungsfeld, Sohlengeometrie und Fischtrajektorien auf unstrukturierten Sohlengleiten
https://orcid.org/0000-0001-9835-5368
Naturnahe unstrukturierte Sohlengleiten kommen als naturbasierte Wasserbauwerke bei der Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit und Revitalisierung von Fließgewässern zum Einsatz. Da eine universelle Beschreibung des Strömungsfeldes über rauen Sohlen bisher nicht möglich ist, muss auf empirische Berechnungsansätze zurückgegriffen werden, so dass bei der hydraulischen Dimensionierung lediglich Mittelwerte der für den Fischaufstieg relevanten Größen Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit angesetzt werden können. Dies bedeutet wiederum, dass ein Nachweis passierbarer Wanderkorridore für aufsteigende Fische nicht möglich ist. Um grundsätzliche Aussagen über die Fischbewegungen auf naturnahen unstrukturierten Sohlengleiten zu erhalten, wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals kombinierte fischökologische und hydraulische Untersuchungen an einer geeigneten Sohlengleite im Feld sowie an einem unskalierten Modell des Bauwerks in Laborexperimenten durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, die Schwimmpfade von Fischen mit dem lokalen Strömungsfeld und der Sohlengeometrie zu verknüpfen. Eine bestehende Sohlengleite in der Ilme in Südniedersachsen wurde dafür als best-practice-Beispiel ausgewählt und detailliert vermessen. Der daraus erhaltene digitale Zwilling diente als Basis für die Herstellung des unskalierten Labormodells der für den Fischaufstieg relevanten Bereiche der Sohlengleite. Umfangreiche Laboruntersuchungen fanden unter kontrollierten Bedingungen im Laxeleratorn im Vattenfall-Wasserbaulabor in Älvkarleby, Schweden, statt. Kamerabasierte Fischbeobachtungen sowie hydraulische Messungen wurden unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt. Auf Grundlage der Erfahrungen in den Laboruntersuchungen konnte das Versuchsprogramm schließlich in Felduntersuchungen an der Ilme wiederholt und der Datensatz vervollständigt werden. Sowohl Fischtrajektorien verschiedener Arten und Größen- bzw. Leistungsklassen als auch lokale und globale Strömungsbedingungen wurden im Labor wie in der Natur in Abhängigkeit des Abflusses und der Sohlentopgraphie dokumentiert, was wiederum die Identifizierung und Quantifizierung von Wanderkorridoren von aufsteigenden Fischen ermöglichte. Die Arbeit erlaubt erstmals einen direkten Vergleich von Labor- und Naturuntersuchungen auf einer naturnahen Sohlengleite. Die Ergebnisse zeigen, dass es grundsätzlich möglich ist, großskalige Strukturen wie die hier betrachtete Sohlengleite in ethohydraulischen Experimenten einzusetzen, da die Schwimmpfade bei beiden Umgebungen in ähnlichen Bereichen verlaufen, was wiederum die Qualität der Laborergebnisse bestätigt. Ebenso wird deutlich, dass insbesondere die Fließgeschwindigkeiten sowie die Turbulenz der Strömung bei der Bewertung der Passierbarkeit eine größere Rolle spielen als die Wassertiefen. Die reine Berücksichtigung von integraler bzw. mittlerer Geschwindigkeiten im Prozess der Dimensionierung ist zumindest kritisch zu sehen.
Verknüpfung von Strömungsfeld, Sohlengeometrie und Fischtrajektorien auf unstrukturierten Sohlengleiten
https://orcid.org/0000-0001-9835-5368
Naturnahe unstrukturierte Sohlengleiten kommen als naturbasierte Wasserbauwerke bei der Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit und Revitalisierung von Fließgewässern zum Einsatz. Da eine universelle Beschreibung des Strömungsfeldes über rauen Sohlen bisher nicht möglich ist, muss auf empirische Berechnungsansätze zurückgegriffen werden, so dass bei der hydraulischen Dimensionierung lediglich Mittelwerte der für den Fischaufstieg relevanten Größen Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit angesetzt werden können. Dies bedeutet wiederum, dass ein Nachweis passierbarer Wanderkorridore für aufsteigende Fische nicht möglich ist. Um grundsätzliche Aussagen über die Fischbewegungen auf naturnahen unstrukturierten Sohlengleiten zu erhalten, wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals kombinierte fischökologische und hydraulische Untersuchungen an einer geeigneten Sohlengleite im Feld sowie an einem unskalierten Modell des Bauwerks in Laborexperimenten durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, die Schwimmpfade von Fischen mit dem lokalen Strömungsfeld und der Sohlengeometrie zu verknüpfen. Eine bestehende Sohlengleite in der Ilme in Südniedersachsen wurde dafür als best-practice-Beispiel ausgewählt und detailliert vermessen. Der daraus erhaltene digitale Zwilling diente als Basis für die Herstellung des unskalierten Labormodells der für den Fischaufstieg relevanten Bereiche der Sohlengleite. Umfangreiche Laboruntersuchungen fanden unter kontrollierten Bedingungen im Laxeleratorn im Vattenfall-Wasserbaulabor in Älvkarleby, Schweden, statt. Kamerabasierte Fischbeobachtungen sowie hydraulische Messungen wurden unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt. Auf Grundlage der Erfahrungen in den Laboruntersuchungen konnte das Versuchsprogramm schließlich in Felduntersuchungen an der Ilme wiederholt und der Datensatz vervollständigt werden. Sowohl Fischtrajektorien verschiedener Arten und Größen- bzw. Leistungsklassen als auch lokale und globale Strömungsbedingungen wurden im Labor wie in der Natur in Abhängigkeit des Abflusses und der Sohlentopgraphie dokumentiert, was wiederum die Identifizierung und Quantifizierung von Wanderkorridoren von aufsteigenden Fischen ermöglichte. Die Arbeit erlaubt erstmals einen direkten Vergleich von Labor- und Naturuntersuchungen auf einer naturnahen Sohlengleite. Die Ergebnisse zeigen, dass es grundsätzlich möglich ist, großskalige Strukturen wie die hier betrachtete Sohlengleite in ethohydraulischen Experimenten einzusetzen, da die Schwimmpfade bei beiden Umgebungen in ähnlichen Bereichen verlaufen, was wiederum die Qualität der Laborergebnisse bestätigt. Ebenso wird deutlich, dass insbesondere die Fließgeschwindigkeiten sowie die Turbulenz der Strömung bei der Bewertung der Passierbarkeit eine größere Rolle spielen als die Wassertiefen. Die reine Berücksichtigung von integraler bzw. mittlerer Geschwindigkeiten im Prozess der Dimensionierung ist zumindest kritisch zu sehen.
Verknüpfung von Strömungsfeld, Sohlengeometrie und Fischtrajektorien auf unstrukturierten Sohlengleiten
https://orcid.org/0000-0001-9835-5368
Naturnahe unstrukturierte Sohlengleiten kommen als naturbasierte Wasserbauwerke bei der Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit und Revitalisierung von Fließgewässern zum Einsatz. Da eine universelle Beschreibung des Strömungsfeldes über rauen Sohlen bisher nicht möglich ist, muss auf empirische Berechnungsansätze zurückgegriffen werden, so dass bei der hydraulischen Dimensionierung lediglich Mittelwerte der für den Fischaufstieg relevanten Größen Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit angesetzt werden können. Dies bedeutet wiederum, dass ein Nachweis passierbarer Wanderkorridore für aufsteigende Fische nicht möglich ist. Um grundsätzliche Aussagen über die Fischbewegungen auf naturnahen unstrukturierten Sohlengleiten zu erhalten, wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals kombinierte fischökologische und hydraulische Untersuchungen an einer geeigneten Sohlengleite im Feld sowie an einem unskalierten Modell des Bauwerks in Laborexperimenten durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, die Schwimmpfade von Fischen mit dem lokalen Strömungsfeld und der Sohlengeometrie zu verknüpfen. Eine bestehende Sohlengleite in der Ilme in Südniedersachsen wurde dafür als best-practice-Beispiel ausgewählt und detailliert vermessen. Der daraus erhaltene digitale Zwilling diente als Basis für die Herstellung des unskalierten Labormodells der für den Fischaufstieg relevanten Bereiche der Sohlengleite. Umfangreiche Laboruntersuchungen fanden unter kontrollierten Bedingungen im Laxeleratorn im Vattenfall-Wasserbaulabor in Älvkarleby, Schweden, statt. Kamerabasierte Fischbeobachtungen sowie hydraulische Messungen wurden unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt. Auf Grundlage der Erfahrungen in den Laboruntersuchungen konnte das Versuchsprogramm schließlich in Felduntersuchungen an der Ilme wiederholt und der Datensatz vervollständigt werden. Sowohl Fischtrajektorien verschiedener Arten und Größen- bzw. Leistungsklassen als auch lokale und globale Strömungsbedingungen wurden im Labor wie in der Natur in Abhängigkeit des Abflusses und der Sohlentopgraphie dokumentiert, was wiederum die Identifizierung und Quantifizierung von Wanderkorridoren von aufsteigenden Fischen ermöglichte. Die Arbeit erlaubt erstmals einen direkten Vergleich von Labor- und Naturuntersuchungen auf einer naturnahen Sohlengleite. Die Ergebnisse zeigen, dass es grundsätzlich möglich ist, großskalige Strukturen wie die hier betrachtete Sohlengleite in ethohydraulischen Experimenten einzusetzen, da die Schwimmpfade bei beiden Umgebungen in ähnlichen Bereichen verlaufen, was wiederum die Qualität der Laborergebnisse bestätigt. Ebenso wird deutlich, dass insbesondere die Fließgeschwindigkeiten sowie die Turbulenz der Strömung bei der Bewertung der Passierbarkeit eine größere Rolle spielen als die Wassertiefen. Die reine Berücksichtigung von integraler bzw. mittlerer Geschwindigkeiten im Prozess der Dimensionierung ist zumindest kritisch zu sehen.
Verknüpfung von Strömungsfeld, Sohlengeometrie und Fischtrajektorien auf unstrukturierten Sohlengleiten
Linking of flow field, bed geometry and fish trajectories on unstructured block ramps
Eikenberg, Ralph (author) / Universitätsbibliothek Braunschweig (host institution) / Aberle, Jochen (tutor) / Lehmann, Boris (tutor)
2025
Miscellaneous
Electronic Resource
German
DDC:
627
MigRamp – Nachweis von Wanderkorridoren auf naturnahen unstrukturierten Sohlengleiten
| HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2022
| UB Braunschweig | 2009
Heiztechnik - Strömungsfeld über Plattenheizkörpern
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