Abgeschlossene Abschlussarbeiten
Eine Liste mit Themenvorschläge für Abschlussarbeiten zur Erlangung des Diplom- oder Mastergrades und des Bakkalaureats sowie für Projektarbeiten finden Sie auf der Seite des Instituts.
Folgende Abschlussarbeiten wurden an der Professur für Wasserbau betreut:
Experimentelle Studie zur Veränderung von Fließgeschwindigkeiten durch Ufervegetation und Sohlumlagerungen
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Dörgeloh, Anne Marleen
Betreuer
- Dipl.-Ing. Nadine Müller
- Dipl.-Ing. Rima Alshomaree
Abstract
Im Rahmen des Projektes „In_StröHmunG“ („Innovative Systemlösungen für ein transdisziplinäres und regionales ökologisches Hochwasserrisikomanagement und naturnahe Gewässerentwicklung“) wurden an der Technischen Universität Dresden Modellversuche zur Auswirkung von Ufervegetation auf die Sohlstruktur und Strömungsdiversität durchgeführt. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Durchführung der Versuche und Auswertung verschiedener Böschungsszenarien. Im Fokus steht dabei die Bewertung der Strömungsdiversität.
Strömungsdiversität ist ein wichtiges Merkmal für die Habitatvielfalt. Zum einen bevorzugen verschiedene Organismen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, zum anderen ist die Strömungsdiversität bei bettbildenden Abflüssen Voraussetzung für eine Diversität der Sohlstruktur und der Substratverteilung.
Grundlagen der Bewertung sind die Vorgaben der Gewässerstrukturgütekartierung, die Anforderungen der Organismen und der in der Schweiz eingeführte hydromorphologische Index der Diversität (HMID). Zudem wurden die Verteilungen der Fließgeschwin-digkeiten, Sohlschubspannungen und Turbulenz untersucht.
Die Versuche wurden an einer Modellrinne mit dem Maßstab 1:4 im Hubert-Engels-Labor der TU Dresden durchgeführt. Vorlage für das Modell ist der Mortelbach bei Waldheim in Mittelsachsen. Für einen Modell-Hochwasserabfluss von 370 l/s wurden mittels einer ADV-Sonde für verschiedene Profile die Fließgeschwindigkeiten gemessen. Die Messungen wurden im Zweipunktverfahren durchgeführt, anschließend wurden die gefilterten Daten auf den gesamten Querschnitt extrapoliert. Neben dem Ge-schwindigkeitsspektrum der einzelnen Profile wurde für drei ausgewählte Versuche darüber hinaus die gesamte Rinne betrachtet.
Durch Bewuchs auf den Böschungen wird der Querschnitt und damit die Fließgeschwindigkeit beeinflusst. Auch die Turbulenz wird lokal erhöht und verursacht Kolkbildung. Dies führt zu einer Diversität der Strömung und Wassertiefe.
Während die Auswertung der Strömungsbilder und deren Zusammenhängen mit errechneten Werten aufgrund der geringen Auswirkungen der Maßnahmen auf die Was-seroberfläche im Maßstabsmodell zu keinem nennenswerten Ergebnis führt, lassen sich die Varianten durch die Auswertung der Geschwindigkeitsverteilungen differenzierter beurteilen.
Der Variationskoeffizient erweist sich als vielversprechende Kennzahl zur Beurteilung der Strömungsdiversität. Er kann aus der Geschwindigkeitsverteilung berechnet werden und gibt in einem Wert Aufschluss über die Streuung und damit über die Diversität der Fließgeschwindigkeiten. Eine ähnliche Herangehensweise findet sich im HMID wieder. Hier wird der Variationskoeffizient aus den tiefengemittelten Geschwindigkeiten und Wassertiefen an gleichmäßig verteilten Punkten berechnet.
In beiden Fällen zeigt der Vergleich der Bewuchsvarianten, dass ein über die gesamte Betrachtungsstrecke verteilter, ausgelichteter Bewuchs die besten Ergebnisse für die Diversität liefert.
Strömungsdiversität ist ein wichtiges Merkmal für die Habitatvielfalt. Zum einen bevorzugen verschiedene Organismen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, zum anderen ist die Strömungsdiversität bei bettbildenden Abflüssen Voraussetzung für eine Diversität der Sohlstruktur und der Substratverteilung.
Grundlagen der Bewertung sind die Vorgaben der Gewässerstrukturgütekartierung, die Anforderungen der Organismen und der in der Schweiz eingeführte hydromorphologische Index der Diversität (HMID). Zudem wurden die Verteilungen der Fließgeschwin-digkeiten, Sohlschubspannungen und Turbulenz untersucht.
Die Versuche wurden an einer Modellrinne mit dem Maßstab 1:4 im Hubert-Engels-Labor der TU Dresden durchgeführt. Vorlage für das Modell ist der Mortelbach bei Waldheim in Mittelsachsen. Für einen Modell-Hochwasserabfluss von 370 l/s wurden mittels einer ADV-Sonde für verschiedene Profile die Fließgeschwindigkeiten gemessen. Die Messungen wurden im Zweipunktverfahren durchgeführt, anschließend wurden die gefilterten Daten auf den gesamten Querschnitt extrapoliert. Neben dem Ge-schwindigkeitsspektrum der einzelnen Profile wurde für drei ausgewählte Versuche darüber hinaus die gesamte Rinne betrachtet.
Durch Bewuchs auf den Böschungen wird der Querschnitt und damit die Fließgeschwindigkeit beeinflusst. Auch die Turbulenz wird lokal erhöht und verursacht Kolkbildung. Dies führt zu einer Diversität der Strömung und Wassertiefe.
Während die Auswertung der Strömungsbilder und deren Zusammenhängen mit errechneten Werten aufgrund der geringen Auswirkungen der Maßnahmen auf die Was-seroberfläche im Maßstabsmodell zu keinem nennenswerten Ergebnis führt, lassen sich die Varianten durch die Auswertung der Geschwindigkeitsverteilungen differenzierter beurteilen.
Der Variationskoeffizient erweist sich als vielversprechende Kennzahl zur Beurteilung der Strömungsdiversität. Er kann aus der Geschwindigkeitsverteilung berechnet werden und gibt in einem Wert Aufschluss über die Streuung und damit über die Diversität der Fließgeschwindigkeiten. Eine ähnliche Herangehensweise findet sich im HMID wieder. Hier wird der Variationskoeffizient aus den tiefengemittelten Geschwindigkeiten und Wassertiefen an gleichmäßig verteilten Punkten berechnet.
In beiden Fällen zeigt der Vergleich der Bewuchsvarianten, dass ein über die gesamte Betrachtungsstrecke verteilter, ausgelichteter Bewuchs die besten Ergebnisse für die Diversität liefert.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Gewässerentwicklung, naturnaher Wasserbau
- Fließgewässerausbau
- Flussbau
Zugeordnete Forschungsprojekte
- In_StröHmunG - Innovative Systemlösungen für ein transdisziplinäres und regionales ökologisches Hochwasserrisikomanagement und naturnahe Gewässerentwicklung
Schlagwörter
sedimentologischer Modellversuch, Kolke und Anlandungen, Gewässersohlstruktur, Uferbewuchs, Strömungsdiversität, Hydromorphologischer Index, WRRL, Habitateignung
Berichtsjahr
2018