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In Baden-Württemberg werden derzeit für ca. 12.500 km Gewässer Hochwassergefahrenkarten erstellt. Hierfür sind umfangreiche hydraulische Berechnungen erforderlich, die es zu optimieren gilt. Bei der Wasserspiegellagenermittlung kommen zumeist eindimensionale Berechnungsverfahren zum Einsatz bei denen die Topografie der Gewässer und Vorländer über Querprofile erfasst werden. Im Rahmen der Hochwassergefahrenkartenerstellung werden diese Querprofile zum einen im Bereich des Gewässers über kostenintensive, terrestrische Vermessung und zum anderen im Bereich der Vorländer über ein digitales Geländemodell (DGM) bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe die Querprofilerstellung und damit insgesamt die Methodik zur Erstellung der Hochwassergefahrenkarten verbessert werden kann.Das Verfahren ermöglicht es, unter optimaler Ausnutzung sowohl der vorhandenen terrestrischen Vermessungsdaten, als auch des hochaufgelösten digitalen Geländemodells zusätzlich zur vorhandenen Vermessung an beliebigen Stellen Ergänzungsquerprofile zu generieren. Des Weiteren wurde mittels Sensitivitätsanalyse untersucht, welche Auswirkungen eine Verringerung der Anzahl von vermessenen Querprofilen auf die Wasserstände haben.
Diese Arbeit befasst sich mit der Umgestaltung des Papierbachs in Oberweimar. Es handelt sich dabei um ein kleines urbanes Fließgewässer II. Ordnung. Um den angrenzenden Siedlungsraum vor Hochwasser zu schützen, wird ein Rückhaltebecken geplant. Hierzu wurden verschiedene Varianten untersucht und dabei die ökologische Verträglichkeit der Maßnahmen überprüft. Im Siedlungsraum ist es wegen der angrenzenden Nutzungen nicht möglich, einen >guten Zustand< des Papierbachs zu erreichen. Das Gewässer wird hier wegen der intensiven Flächennutzung als >erheblich verändert< eingestuft. Die Einteilung des Papierbachs in Gewässerabschnitte ermöglicht eine differenzierte Formulierung von Leitbildern und die Ableitung entsprechender Entwicklungsziele. Eine an die bestehenden Nutzungen angepasste Umgestaltung ist durchaus realisierbar. Die Umsetzbarkeit wurde durch ausgewählte Beispiele vergleichbarer Gewässer unterstrichen.
Der Papierbach in Oberweimar ist bei Starkregenereignisse und/oder Schneeschmelzen immer wieder von Hochwasserereignissen betroffen. In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, wie sich die derzeitige hydraulische Leistungsfähigkeit des Papierbachs gestaltet. Ferner wurden drei Möglichkeiten erarbeitet, wie man die Hochwassersituation in Oberweimar verbessern kann.
Die Arbeit beinhaltet die Planungsgrundlage (Modellgesetze)und Herstellung (Modellbau) eines physikalischen Modells eines Flußabschnittes in den Grenzen seiner hydraulischen Wirkung. Ziel der Untersuchungen ist die Ertüchtigung derim Modell dargestellten Hochwasserschutzanlagen unter vorgegebenen Auflagen. Es werden Modelluntersuchungen durchgeführt, die zur Erfassung der Wasserstände bei verschiedenen Durchflüssen dienen. Die dafür eingesetzte Messtechnik wird dokumentiert. Die Messdaten werden hinsichtlich Messgenauigkeit und Messfehlerbehaftung untersucht, um die Ergebnisse im Vergleich mit einem numerischen Modell aufzubereiten.
Es werden die Auswirkungen der mit Hilfe eines Blasenschleiers durchgeführten partiellen Destratifikation zur Begrenzung der Algenentwicklung durch Lichtlimitierung auf die thermischen und hydrodynamischen Bedingungen in der Bleilochtalsperre (Thüringen) vorgestellt. Ausgangspunkt bilden die theoretischen Betrachtungen zur Dynamik eines Blasenschleiers, aus denen ein Blasenschleiermodell in einer geschichteten Umgebung hervorgeht. Weiterhin werden die dimensionslosen Kennzahlen der Quell- und der Umgebungsschichtungsstärke, sowie der entdimensionalisierten Einblastiefe eingeführt, mit denen die Dynamik der voll ausgebildeten Schleierströmung beschreibbar ist. Durch Kopplung des Blasenschleiermodells mit einem Umgebungsschichtungsmodell wird die mechanische Effizienz eines Blasenschleiers auf die Destratifikation einer linearen Umgebungsschichtung für einen großen Bereich der Kennzahlen ermittelt und die Leistungsfähigkeit des in der Bleilochtalsperre installierten Schleiers theoretisch nachgewiesen. Die Auswirkungen des Betriebs des Blasenschleiers in der Bleilochtalsperre selbst werden anhand von gemessenen Temperaturprofilen diskutiert und über Stabilitätsberechnungen quantifiziert. Dabei kam es in den Sommermonaten in der Talsperre zur Ausbildung eines 3-Schichtensystems, über dessen Entstehung im Weiteren eine Ursachenanalyse durchgeführt wird. Es werden Untersuchungen zum Einschichtungsverhalten des Zulaufs, zum zeitlichen Verlauf der Temperaturentwicklung in der Talsperre, Isothermenabsenkungsberechnungen für den Bereich unterhalb des Schleiers, Wärmehaushaltsberechnungen und in der Talsperre durchgeführte Driftkörpermessungen vorgestellt, die das Auftreten des 3-Schichtensystems erklären. Angaben über die wesentlichen Auswirkungen der künstlichen Destratifikation auf die limnologischen Verhältnisse in der Talsperre runden die Ergebnisse der hydrodynamischen Untersuchungen schließlich ab.