CD-Labor for Innovative Methoden in Fließgewässermonitoring, Modellierung und Flussbau

Das detaillierte Verständnis von in Flüssen ablaufenden Prozessen bildet den Ausgangspunkt der Forschungstätigkeiten. Darauf aufbauend werden mathematische Modelle zur Prozessbeschreibung und Prognose der Auswirkungen von flussbaulichen Maßnahmen entwickelt. Mit innovativen wasserbaulichen Methoden werden schließlich Schifffahrt, Hochwasserschutz und Ökologie optimiert.

Im Zentrum des Forschungsinteresses steht eine bedeutende Erweiterung des Grundlagenwissens über Vorgänge, Einflüsse und Wechselbeziehungen von Fließgewässern. Ihre Nutzung für die Menschheit stellt seit jeher eine unverzichtbare Größe dar, heute stehen die Möglichkeiten aber zunehmend in Konflikt mit ihrer ökologischen Bedeutung. Auch sind viele Zusammenhänge zwischen der Morphologie von Flüssen, der Ökologie und wasserbaulichen Maßnahmen noch ungeklärt.

Am Beginn der Forschungstätigkeiten werden innovative Messverfahren eingesetzt, mit deren Hilfe Flüsse beobachtet und überwacht werden. Dabei werden neue Messmethoden zur Erhebung von Strömungsbedingungen und Sedimentverhältnissen entwickelt, mit denen sowohl im Fluss selbst als auch in Uferbereichen und Nebengewässern Daten aufgenommen werden können. Ein Acoustic Doppler Velocimeter etwa registriert zeitlich hochauflösend Geschwindigkeitsschwankungen in allen drei Raumrichtungen. Ein neu zu entwickelndes Sohlschubspannungsmessgerät soll die auftretenden Kräfte auf der Flusssohle bestimmen. Ebenso wird die Entnahmetechnik von sogenannten Freeze Cores für die schichtweise Bestimmung des Aufbaus der Flusssohle weiterentwickelt. Dadurch entsteht ein besseres Verständnis der verschiedenen Prozesse in Flüssen, was die Erstellung mathematischer Modelle erlaubt.

Die Konzeption und Entwicklung mehrdimensionaler mathematischer Computermodelle auf Basis der gewonnenen Daten ist ein Hauptpunkt der Forschungsarbeiten. Diese werden eingesetzt, um hydrodynamische Szenarien, den Sedimenttransport an der Flusssohle und am Ufer, die Flussmorphologie sowie verschiedene Entwicklungen bestimmter Lebensräume zu simulieren. Die Modelle werden dabei mithilfe der Monitoring-Daten kalibriert und validiert. Parallel werden die Monitoring-Methoden für den Praxiseinsatz optimiert.

Die wissenschaftlichen Daten werden in der Folge in die Entwicklung und Umsetzung von innovativen wasserbaulichen Maßnahmen eingebunden. Dank der Monitoring-Ergebnisse und der Simulationsmodelle werden genauere Aussagen über Auswirkungen von innovativen flussbaulichen Maßnahmen wie neuen Buhnenformen möglich.

Die Forschungsarbeit schafft die wissenschaftliche Basis für nachhaltiges Wasserstraßenmanagement, das der Schifffahrt, dem Hochwasserschutz und den ökologischen Anforderungen gerecht wird. Damit kann beispielsweise das Wasserstraßenmanagement an der Donau nachhaltig gestärkt werden.