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Strömungsstrukturen kleiner naturnaher Fließgewässer unter Berücksichtigung von Turbulenztheorie und Dispersionsmodellen. Online Ressource

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Strömung, dem Widerstand und der Dispersion in kleinen naturnahen Fließgewässern. Dabei werden die Unterschiede zwischen den Transportprozessen in Naturgerinnen und in idealisierten Gerinnen auf Basis grundlegender Theorien und Modellvorstellungen herausgearbeitet. Ausgehend von der Vorstellung, dass jeder Impulsaustausch mit einem Massenaustausch einhergeht, werden sowohl die Turbulenz und die Strömung als auch die Stoffausbreitung in kleinen Fließgewässern betrachtet. Untersuchungsgegenstand sind zwei Fließgewässer des norddeutschen Tieflandes. An Vergleichsabschnitten und in einem Laborgerinne erfolgten ergänzende Messungen. Akustische Doppler Geschwindigkeitsmessgeräte (ADV) dienen zur Aufzeichnung der Strömungen und der Turbulenz. Die Dispersion wird durch Fluoreszenztracermessungen mit Uranin und In-Situ Lichtleiterfluorometern (LLF) gemessen. Die Schwerpunkte der Prozesserfassungen liegen auf der Bewältigung natürlicher Messbedingungen und bei der Datenaufbereitung. Die Gefahr von Fehlinterpretationen infolge von Ausreißern und systematischen Störungen in den ADV-Daten können mittels modifizierter "Phase-Space-Threshold"-Filterung und in den LLF-Daten mittels Trendbehebung verringert werden. Erst die Transformation der ADV-Daten in Fließrichtung ermöglicht eine korrekte Wiedergabe von Primär- und Sekundärströmungen in ungleichförmigen Naturgerinnen. Alle Messprofile entsprechen den Fließtypen drei und vier. Die Geschwindigkeiten, Reynoldsspannungen und weitere Turbulenzparameter sind ungleich über die Profile verteilt und entsprechen nicht den konventionellen Modellen der Grenzschichtströmung. Über eine neuartige Methode werden die Schubspannungsverteilungen innerhalb der Strömungsfelder ermittelt und der erhebliche Einfluss von Sekundärströmungen auf den Impulstransport nachgewiesen. Die Bedeutung von Sekundärströmungen auf die longitudinale Dispersion an kleinen naturnahen Fließgewässern und auf Stofftransportmodelle wird erörtert. Methoden zur Parametrisierung der Konzentrationsverteilungen werden hinsichtlich ihrer Eignung zur Strukturgütebewertung analysiert. Ein neuer Proportionalitätsfaktor zwischen der Dispersion und des Geometrie- und Widerstandseinflusses, der Dispersivitätsfaktor, wird vorgestellt. Die vorliegenden Messergebnisse zeigen, dass sich mithilfe dieses Faktors die Strömungsdiversität und damit ein Renaturierungserfolg bewerten lässt.

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Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) hat nur ein geringer Anteil der Fließgewässerwasserkörper in Deutschland den guten ökologischen Zustand bzw. das gute ökologische Potenzial erreicht. Trotz einer Vielzahl von durchgeführten Maßnahmen machen sich die damit verbundenen Verbesserungen der Gewässerbeschaffenheit nicht in einer veränderten Bewertung bemerkbar. Zum Teil liegt dies sicherlich an den natürlichen Rahmenbedingungen, die in der Regel nicht zu einer schnellen umfassenden Besiedlung mit Zielorganismen führen. Vermutlich sind aber auch weitergehende Gewässerentwicklungsmaßnahmen notwendig, um die angestrebten Ziele zu erreichen. In jedem Fall wurden in der Vergangenheit nicht gerade geringe Investitionen getätigt, ohne dass anscheinend ein Erfolg erzielt werden konnte, der in einer Verbesserung der ökologischen Qualitätskomponenten zum Ausdruck kommt. In dem Themenband wird der Status quo der "Erfolgsbewertung von Maßnahmen zur Erreichung eines guten Gewässerzustands" hinterfragt und geprüft sowie Vorschläge zum Weiterentwicklungsbedarf bzw. zur Weiterentwicklung dieses Themas zusammengestellt. Es soll damit die Diskussion zur bewertenden Darstellung von Maßnahmenerfolgen gefördert werden und letztlich ein Beitrag zur Weiterentwicklung der Zustandsbewertung in eine Erfolgsbewertung unserer Gewässerbewirtschaftung geleistet werden.

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