Wasser­bauliches Versuchs­wesen

Gegenständliche Modelle stellen in der BAW eine wichtige Methode bei der Bearbeitung unterschiedlicher wasserbaulicher Fragestellungen an Bundeswasserstraßen dar. Im Binnenbereich stehen komplexe Fragestellungen zu räumlichen Strömungsvorgängen (z.B. Wehre, Schleusen, Buhnen, Fischaufstiegsanlagen) und zum Feststofftransport (z.B. Sedimentablagerungen in Fahrrinnen und in von Hafeneinfahrten) im Vordergrund während im Küstenbereich hauptsächlich schiffsdynamische Parameter im Zusammenhang mit der Wechselwirkung zwischen Seeschiff und Seeschifffahrtstraße im gegenständlichen Modell analysiert werden. Viele der in den Laboratorien erhobenen hochwertigen Daten werden für die Validierung und Weiterentwicklung der in der BAW verwendeten numerischen Simulationsmethoden oder für detaillierte nautische Analysen mit dem Schiffsführungssimulator (SFS) der BAW genutzt.

Es werden sowohl gegenständliche Modelle als detaillierte Nachbildungen von konkreten Flussstrecken oder Bauwerken als auch Systemmodelle für prinzipielle Untersuchungen verwendet.

Bei der BAW stehen mehrere Versuchshallen mit moderner Infrastruktur zur Verfügung. Am Standort Karlsruhe werden z. B. etwa 4.500 m² Hallenfläche mit modernen vollautomatisch bedienbaren Messbrücken abgedeckt, die über umfangreiche photogrammetrische Messsysteme zur hochgenauen und flächigen Erfassung von veränderlichen Modellgeometrien und Strömungsparametern verfügen. Sieben Rinnen mit Breiten zwischen 0,40 m und 5,00 m und Längen zwischen 12 und 63 m stehen für hydraulische und morphologische Projekt- und Forschungsarbeiten zur Verfügung. Ein flexibel einsetzbarer Schleusenversuchsstand im Maßstab 1:25 mit durchsichtigen und verschiebbaren Kammerwänden kann an unterschiedliche Kammerbreiten und Füll- und Entleersysteme angepasst werden und verfügt über eine umfangreiche Messtechnik wie zum Beispiel eine Schiffskraftmessanlage, mit der am Bug bzw. Heck Längs- und Querkräfte eines Modellschiffs gemessen werden können.

Am Standort Hamburg wird im Wesentlichen das 3.500 m² große Schiffswellenbecken für Untersuchungen im Zusammenhang mit der Wechselwirkung von Wasserstraße und Seeschiff für fahrdynamische Untersuchungen eingesetzt. Ebenso können die auf das Schiff wirkenden Querkräfte und Giermomente gemessen werden. Die Untersuchungen werden mit unterschiedlichen Schiffsmodellen hauptsächlich im Maßstab 1:40 durchgeführt (Aufgrund der großen Abmessungen der Seeschiffe führt dieser Maßstab zu Schiffsmodellen mit 5-10 m Länge). In einer großen Umlaufrinne von 200 m Länge ist eine 80 m lange Untersuchungsstrecke als gerades Rechteckgerinne ausgebildet, um Erosions- und Depositionsversuche natürlichen Sohlmaterials unter tideähnlichen Strömungsverhältnissen mit Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 2 m/s durchführen zu können. In einer großen Umlaufrinne von 63 m Länge und 2,5 m Breite wird eine 30 m lange Untersuchungsstrecke als gerades Rechteckgerinne für Fischuntersuchungen genutzt. Durch einen modularen Aufbau können hier verschiedene Bauwerkskonstellationen innerhalb und außerhalb von Fischaufstiegsanlagen bezüglich ihrer Hydraulik und deren Auswirkung auf eine Reihe einheimischer Fischarten getestet werden. Die Untersuchungen der ausgewählten Fragestellungen erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde ( BfG).

Eine Übersicht der zur Verfügung stehenden technischen Ausstattung bekommen sie hier.

Die zum Einsatz kommenden kommerziell erhältlichen Mess- und Regelsysteme werden durch spezielle in der BAW entwickelte Geräte und Softwarelösungen ergänzt. Die Versuchsstände sind weitgehend automatisiert und ermöglichen einen effizienten Betrieb.

Etliche der in der BAW verwendeten Methoden des wasserbaulichen Versuchswesens sind im Mitteilungsblatt 90 der BAW detailliert beschrieben.

Methoden Wasserbau