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Vorhaben 4: Erfassung der Veränderungen des hydrologischen Systems: Sedimenthaushalt, Morphologie und Anpassungsoptionen für Schifffahrt und Wasserstraßen


Dr.-Ing. Thomas Maurer
Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz
Referat M2 Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen
Tel. 0261/1306-5242, thomas.maurer@bafg.de


Dr. Enno Nilson, BfG,
Tel. 0261/1306-5325, nilson@bafg.de


Zusammenfassung

Ein voranschreitender Klimawandel kann zu häufigeren und länger andauernden extremen Abflussverhältnissen, also Hoch- oder Niedrigwässern, in den deutschen Flüssen führen. Betroffen wären hiervon insbesondere die frei fließenden Binnenwasserstraßen Rhein, Elbe, Donau und Oder und damit auch der Schiffsverkehr. In diesem Vorhaben werden die möglichen Folgen für die Gewässer und die Schifffahrt abgeschätzt.

Dazu werden zunächst Szenarien entwickelt, die mögliche Klimaänderungen, daraus folgende veränderte Abflüsse, Sedimentfrachten und veränderte Gerinnemorphologien umfassen. Ziel dieser Arbeiten ist es, die Bandbreite möglicher zukünftiger (kritischer) hydraulisch/morphologischer Verhältnisse im Vergleich zu heute abzuschätzen.
Ferner wird die Anfälligkeit der Betroffenen gegenüber veränderten hydraulisch/morphologischen Verhältnissen ermittelt. Betroffen sind vor allem die Binnenschifffahrt, die verladende Wirtschaft und die für den Betrieb, Unterhalt und Ausbau der Bundeswasserstraßen zuständige Wasser- und Schifffahrtsverwaltung.

Schließlich werden investive oder operative Handlungsoptionen abgeleitet und analysiert. Dies können beispielsweise wasserbauliche und wasserwirtschaftliche Maßnahmen sein, innovative Schiffsleitsysteme, Flottenstrukturanpassungen oder Verkehrsträgerwechsel.

Hierfür werden Methoden entwickelt, die am Beispiel des Rheins, der Elbe und der Donau angewandt werden. Die Ergebnisse dieses Vorhabens bilden die Grundlage für eine anschließend notwendige volkswirtschaftliche Abwägung von Kosten und Nutzen, aus der eine Handlungsstrategie durch die politischen Entscheidungsträger abgeleitet werden kann.



Arbeitspakete

  • Projekte 4.01 und 4.02: Entwickeln einer Methode zur Ableitung einer Szenarienfamilie für Klimavariablen (insbesondere Niederschlag und Wetterlagenklassen), Abfluss (insbesondere Niedrigwasser), Sedimenttransportraten und Flussbettentwicklung bis zum Jahr 2100. Dabei werden in einem mehrstufigen Prozess eine Vielzahl von Szenarien mittels Modellen in die Zukunft projiziert, indem Ketten aus Emissionsszenarien, globalen und regionalen Klimamodellen, hydrologischen Modellen und einem hydromorphologischen Modell durchgespielt werden. Ergebnis wird eine Bandbreite von extremen Niedrig- und Hochwasserständen und eines veränderten Sedimenttransports sein.
  • Projekt 4.03: Engpassstrecken im Rhein werden identifiziert und Umsetzungsmöglichkeiten einer Breiteneinschränkung der Fahrrinne durch verschiedene bauliche und regelungstechnische Maßnahmen in Musterstrecken untersucht, um die Schiffbarkeit auch bei extremeren Niedrigstwasserabflüssen als heute zu ermöglichen. Handlungsoptionen reichen von einer optimierten Baggerstrategie über bewegliche Buhnen bis hin zu temporären Staumaßnahmen.
  • Projekt 4.04: Ergänzend zu Projekt 4.03 werden operative Anpassungsmaßnahmen entwickelt. Ziel hierbei ist es, mit verbesserten Schiffsleitsystemen die Befahrbarkeit bei Niedrigwasser zu optimieren. Hierfür werden sogenannten Trassierungsverfahren und Schiffverkehrssimulationen eingesetzt, mit denen verschiedene Schiffstypen, verbesserte Rudersysteme, Verkehrssituationen und Verkehrsstärken untersucht werden können. Ergebnis wird die minimal notwendige Fahrrinnenbreite („Fahrrinne in der Fahrrinne“) für eine sichere und leichte Schifffahrt sein.
  • Projekt 4.05: Es werden Prozessstudien zur Entwicklung der Eisbildung auf Wasserstraßen durchgeführt und ein Modell für die Eisbildung auf frei fließenden Binnenwasserstraßen als Grundlage für ein Eisvorhersagemodell für die Elbe entwickelt.

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