Wasserbau und Umwelt

Allgemein

Wasser ist die Grundlage allen Lebens. Das Vorhandensein von Wasser in ausreichender Quantität und Qualität ist die essentielle Randbedingung für vielseitige Nutzungen und Basis allen wirtschaftlichen Handelns. Die Entwicklung von Siedlungen, Landwirtschaft, Industrie und Transportwegen erfordert bauliche Aktivitäten im und am Gewässer z. B. zum Zweck der Trinkwasserversorgung, der Speicherung, der Energiegewinnung, der verkehrlichen Nutzung, des Hochwasserschutzes oder des Wassertransports.

Die nachhaltige Bewirtschaftung der Ressource Wasser wird mit zunehmender Bevölkerungsdichte und dem globalen Klimawandel wichtiger denn je. Wasserkraftwerke liefern ökologischen Spitzenstrom, Seehafenstädte mit modernen Güterumschlagzentren sind die am stärksten prosperierenden Wirtschaftsstandorte, Wasserstraßen sind leistungsstark und zugleich die ökologisch verträglichsten Verkehrswege, Talsperren werden multifunktional gesteuert, Hochwassermanagementsysteme im Küsten- und Binnenbereich schützen risikogesteuert vulnerable Bereiche, die Fischerei stellt hohe Ansprüche an die Gewässerqualität und -struktur, die Landwirtschaft hängt unmittelbar am Tropf(en) der Gewässer und schließlich spielen sich Freizeitaktivitäten im und am Gewässer ab. Neben diesen anthropogenen Nutzungsansprüchen sind die Gewässerlandschaften zugleich die Lebensadern unseres Planeten und Lebensraum vieler terrestrischer und aquatischer Organismen. Bauen im und am Wasser bedeutet somit „Bauen in der Umwelt“.

Moderner Wasserbau erfordert die Berücksichtigung und Abstimmung dieser vielseitigen Nutzungen, Anforderungen und Rahmenbedingungen. Daher stellen sich die Studierenden dieser Vertiefung insbesondere auch interdisziplinären Herausforderungen. Umfangreiche hydraulische, morphologische, hydrologische und hydrotechnisch-anlagenspezifische Kenntnisse und Kompetenzen sind für die Aufstellung von technischen und naturnahen Lösungen ebenso relevant wie die Fähigkeit zur Beurteilung und frühzeitigen Integration umwelt- und naturschutzfachlicher Aspekte in der Planungsphase. Wasserbau findet sowohl auf der Oberfläche als auch im Untergrund statt und besitzt traditionell eine enge Beziehung zur Geotechnik. Die Oberflächengewässer finden ihre unterirdische Entsprechung im Grundwasser, dessen Druck und Strömung standsicherheitsrelevanten Einfluss auf die Wasserbauwerke haben kann. Methodische Kompetenzen in der hydronumerischen Simulation ermöglichen die Beurteilung komplexer Strömungsprozesse; Erfahrungen im wasserbaulichen Versuchswesen schaffen ein nachhaltiges Verständnis für Transportvorgänge (Fluide, Feststoffe) sowie für Fluidinteraktionen mit Bauwerken, dem Gelände und biologischen Komponenten.

In der Vertiefung Wasserbau und Umwelt werden die drei Spezialisierungen „Konstruktiver Wasserbau“, „Umweltorientierter Wasserbau“ sowie „Geotechnik im Wasserbau“ angeboten. Alle Studierenden der Vertiefung Wasserbau und Umwelt erwerben umfassende Kompetenzen in der hydraulischen und konstruktiven Gestaltung und Bemessung sowie im Betrieb wasserbaulicher und wasserwirtschaftlicher Anlagen. Eine zentrale Zukunftsfrage ist, welchen Einfluss der Klimawandel auf den Wasserkreislauf und den Wasserhaushalt der Erde besitzt. Daher sind die Wirkungszusammenhänge und Implikationen insbesondere von Wasserextremereignissen wie Hochwasser, Sturmfluten oder Dürre bei der Planung wasserbaulicher Anlagen zu berücksichtigen und Ansätze aus dem Bereich des Risikomanagements zu vertiefen, um langfristig wirksame und effiziente Maßnahmen zu implementieren.

Was alle Studierenden der Vertiefung Wasserbau und Umwelt hören sollten

Alle Studierenden der Vertiefung „Wasserbau und Umwelt“ erwerben spezielle Kenntnisse auf den Gebieten „Stau- und Wasserkraftanlagen“ (BIW3-09) und „Flussbau und Wasserbauliche Modellierung“ (BIW3-11) im 5. und 6. Semester sowie „Küsteningenieurwesen und Verkehrswasserbau“ (BIW4-47) im 7. und 8. Semester. Allen wird empfohlen, die Module BIW3-10 („Weiterführende Hydromechanik“) und BIW4-48 („Numerische Methoden, Modelle und Anwendungen im Wasserbau“) zu belegen. BIW3-10 führt zu besonderer Kompetenz in der vertiefenden Analyse hydraulischer Vorgänge und Zusammenhänge. Die Übertragung auf den „Großen Wasserbau“, d. h. auf tide- und dichtebeeinflusste Strömungen einschließlich Seegang, findet im Modul „Küsteningenieurwesen und Verkehrswasserbau“ statt. Gleichzeitig werden Kompetenzen in der numerischen Modellierung von Strömungs- und Sedimenttransportvorgängen erworben. Hier steht die sichere Anwendung und der Erwerb von Erfahrungskompetenz im Umgang mit unterschiedlichen Modellierungsansätzen im Vordergrund. Der Erwerb von grundwasserhydraulischen Kenntnissen ist für alle Studierenden dieser Vertiefung ebenfalls zu empfehlen. Diese Kompetenz wird in dem Modul BIW4-53 „Hydromelioration und Grundwasser“ erworben.

Spezialisierungen

Spezialisierung Konstruktiver Wasserbau

Die Spezialisierung Konstruktiver Wasserbau integriert vorwiegend Aspekte des Massivbaus („Konstruktionslehre und Werkstoffmechanik im Massivbau“, BIW3-02; „Entwurf von Massivbauwerken“, BIW4-11), des Beton- und Stahlwasserbaus (BIW4-52) sowie des Grundwassers und vertieft die Modellierungsmethoden. Ein interdisziplinäres Planen und Bauen steht hier im Vordergrund. Darüber hinaus werden spezielle Kenntnisse zu ausgewählten wasserbautechnischen Fragestellungen (wie z. B. die Sanierung von Talsperren, die hydraulische Optimierung oder der Umbau bestehender Anlagen etc.) erworben. Einblicke in die Baupraxis werden zum Teil auch von externen Referenten gegeben und im Rahmen von Exkursionen und Baustellenbesichtigungen erlebbar gemacht. Studierende der Spezialisierung Konstruktiver Wasserbau haben eine enge Anbindung an den konstruktiven Ingenieurbau und sind aufgrund ihrer Kompetenzen in der Planung und Bemessung später in Planungsteams ebenso zu finden wie im leitenden operativen Bereich von Baustellen.

Spezialisierung Umweltorientierter Wasserbau

Die Spezialisierung Umweltorientierter Wasserbau ergänzt wasserwirtschaftliche und wassergütebezogene Inhalte. Die nachhaltige Bedeutung und Nutzung der Ressource Wasser wird durch die EU-Wasserrahmenrichtlinie aus dem Jahr 2000 betont, die eine gute ökologische und chemische Qualität aller Gewässer bis spätestens zum Jahr 2027 einfordert. Hierzu werden Maßnahmenprogramme in Flusseinzugsgebieten formuliert, die die interdisziplinäre Zusammenarbeit vieler Akteure erfordert. Die Abschätzung der Umweltauswirkungen von Wasserbaumaßnahmen auf Basis unterschiedlicher physikalischer und numerischer Strömungsmodelle (BIW3-11, BIW4-48) ist von grundlegender Bedeutung. Die ökologischen Implikationen aus dem Wasserbau werden im Modul BIW4-61 („Gewässerentwicklung“) vertieft und die multidisziplinären Anforderungen urbaner Bereiche reflektiert (BIW4-54). Abgerundet wird diese Vertiefungswahl durch die Kompetenzen im Bereich der ökologischen, regenerativen Energien sowie der Habitatmodellierung in Gewässern. Kompetenzen im Bereich der Wasserver- und -entsorgung sowie im Kläranlagenbau können im Modul „Siedlungswasserbau“ (BIW3-08) erworben werden. Arbeitgeber sind große Baufirmen, Ingenieurconsultants oder auch die Wasserwirtschafts-, Umwelt- und Bauverwaltung.

Spezialisierung Geotechnik im Wasserbau

In der Spezialisierung Geotechnik im Wasserbau wird besonders der geotechnischen Schnittstelle des Wasserbaus Rechnung getragen. Die Berücksichtigung der Interaktion mit dem Baugrund ist speziell für Wasserbauwerke und ihre Nutzung von hoher Bedeutung. Dynamische Wasserlasten führen zu Setzungen und Schwingungen, Bauwerksumströmungen zu Belastungen aus Sohlwasserdrücken und Materialumlagerungen, die wiederum standsicherheitsrelevante Auswirkungen haben können. Die sichere Gründung von Wasserbauwerken und der Nachweis der Standsicherheit für alle denkbaren Belastungssituationen ist somit fundamental. Grundlagen hierzu werden besonders im Modul „Geotechnische Nachweise, Felsmechanik, Tunnelbau und Baustofftechnik“ (BIW3-04) vermittelt. Die weitere Vertiefung erfolgt durch den Erwerb von Modellierungskompetenzen in den Modulen „Numerische Methoden, Modelle und Anwendungen im Wasserbau“ (BIW4-48), „Numerische Modelle in der Geotechnik“ (BIW4-62) und „Geotechnische Untersuchungen und Fallbeispiele“ (BIW4-10) sowie in „Ausgewählten Kapitel Wasserbau“ (BIW4-50). Ihre Ausbildung prädestiniert zur Mitarbeit in geotechnischen und wasserbaulichen Planungsteams oder Bauunternehmen sowie in entsprechenden Verwaltungen.

Module

Schematische Übersicht

© Fakultät BIW

Verantwortlicher Hochschullehrer

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm