Vom Projekt zur Aufgabe Beratungsvielfalt der BAW für WSV und BMVI

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1 Dr. Frank Kösters Vom Projekt zur Aufgabe Beratungsvielfalt der BAW für WSV und BMVI BAW Kolloquium Wasserbau im Küstenbereich Hamburg, 14. Juni 2016

2 Quelle: BMVI, Karte zum Entwurf des BVWP 2030 (Stand ) Projekte und Aufgaben Projekte aus dem Bundesverkehrswegeplan- Entwurf für die Bundeswasserstraßen fest disponiert / laufend vordringlicher Bedarf Projekte z.b. auf Grundlage des Bundesverkehrswegeplans - Beseitigung von Engpässen im Kernnetz bis 2030 ( Ausbauvorhaben ) Aufgaben z.b. im Rahmen der Beratung der WSV - Sedimentmanagement Elbe - Masterplan Ems 2050 Vielzahl von Projekten und Beratungsaufgaben der BAW für die WSV und das BMVI 1. Neues Auftragsmanagement 2. Übersicht laufender Arbeiten für GDWS und WSV Projektportfolio Beispiele Seite 2

3 Auftragsmanagement - Neukonzeption Quelle: BAW (2016): Das neue Auftragsmanagement der BAW - Hintergrund und praktische Bedeutung für die WSV, verfügbar im WSV Intranet Seite 3

4 Auftragsmanagement - Auftragsliste der BAW (K2 / K3) Seite 4

5 Auftragsmanagement - Auftragsliste der BAW (K2 / K3) Auftragsnr. BAW SAP-Kurztext BAW Aufwand B Weser: PFV Außen- und Unterweser B Elbe: WSS - Addierte Begegnungsbreiten B Elbe: Zusatzuntersuchung Verf. BVerwG B Ems: Außenemsvertiefung B Ems: Masterplan B Elbe: Tidefahrplan - Validierung B Elbe: Dialogprozess B WSS: Schiffsführungssimulation B Trave: Aufbau Strandwallinsel Priwall B WSS: Beratung schiffsdyn. Untersuchungen B Helgo: Voruntersuchung wg. Hafenunruhe B Eider: Beratung Uferschutz B Systemzustände für WSV-Gewässerkunde B Elbe: Baggergutunterbringung B WSS: Hydrodynamik Seelotsen-Fortbildung B Elbe: Lotsenanleger Brunsbüttel B NOK Oststrecke - Beratung im PFV B Elbe: Beweissicherung FAP B WSS: QS Seelotsenaus- und fortbildung B WSS: Havariekommando: Beratung SFS B Seekanal Warnemünde - Umweltuntersuchung Laufende WSV- Aufträge der BAW Referate K2 und K3 mit Aufwandsschätzung für 2015 / 2016 Nicht enthalten sind u.a. FuE Aufträge und Drittmittelprojekte Seite 5

6 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben Beratung im Rahmen der Unterhaltung Beratung für Bauwerke und Strombau Durchführung / Begleitung von Sondermessungen Beratung zur Leichtigkeit des Schiffsverkehrs Beratung zur Sicherheit des Schiffsverkehrs Projekte im Rahmen von Forschung und Entwicklung Seite 6

7 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben, z.b. - Wasserbauliche Gutachten für die Engpassbeseitigung ( Ausbauvorhaben ) für Elbe, Weser, Ems, NOK, Seekanal Rostock-Warnemünde Seite 7

8 Engpassbeseitigung Übersicht aktueller Vorhaben Seekanal Rostock Warnemünde Ausbau Oststrecke NOK NOK Rostock Vertiefung Außenems bis Emden Emden Ems JadeWeserPort Offshore Terminal Bremerhaven Bremerhaven Elbe Hamburg Weser Fahrrinnenanpassung Bremen Unter- und Außenweser Fahrrinnenanpassung Unter- und Außenelbe Hintergrundkarte zeigt die Schiffsdichte auf Basis von AIS-Signalen, Quelle: GeoSeaPortal, BSH Seite 8

9 Engpassbeseitigung Übersicht aktueller Vorhaben Zeitplan Plangenehmigungsverfahren Projektstart BAW Umsetzunsicherung Beweis- Maßnahme (URE/Machbarkeit) Scoping Gutachten Erörterung PFB Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe Baustopp ab 2014 Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenweser Baustopp - Heilung des Verfahrens ab 2014 Vertiefung der Außenems bis Emden Ausbau der Oststrecke des NOK ab 2015 ab 2016 Ausbau des Seekanals Warnemünde ab 2015 JadeWeserPort (Drittauftrag für Niedersachsen) ab 2008 ab 2008 OffshoreTerminal Bremerhaven (Drittauftrag für Bremen) Baustopp Seite 9

10 Engpassbeseitigung - Arbeitsgrundlagen WSV Projekt Bewertung abiotischer Systemparameter BAW Aufgabe Aufbau num. Modelle (Wasserbauliche Systemstudien) Aufbau physikalischer Modelle (Schiffswellen) Arbeitsgrundlagen Gewässerkundliche Berichte / Sondermessungen Leistungsfähige und aktuelle Methoden Leistungsfähige Infrastruktur und Messsysteme FuE Forschungsprojekte und -kooperationen Forschungsprojekte und -kooperationen Forschungsprojekte und -kooperationen Seite 10

11 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben, z.b. - Wasserbauliche Gutachten für die Engpassbeseitigung ( Ausbauvorhaben ) für Elbe, Weser, Ems, NOK, Seekanal Rostock-Warnemünde Dr.-Ing. A. Zorndt, Dr. G. Herrling (Marum): Untersuchungen zu Sedimenttransport und Morphodynamik im Rahmen der FAP von Unter- und Außenweser Seite 11

12 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben, z.b. - Wasserbauliche Gutachten für die Engpassbeseitigung ( Ausbauvorhaben ) für Elbe, Weser, Ems, NOK, Seekanal Rostock-Warnemünde Dr.-Ing. A. Zorndt, Dr. G. Herrling (Marum): Untersuchungen zu Sedimenttransport und Morphodynamik im Rahmen der FAP von Unter- und Außenweser Beratung im Rahmen der Unterhaltung, z.b. - Wasserbauliche Systemstudien für das Sedimentmanagement Seite 12

13 Unterhaltung Großräumiger Sedimenttransport Intensität des großräumigen Sedimenttransports (Farben: rot hoch - blau gering), Richtung des Transports (Vektoren) und Transportpfade (Linien) Deutsche Bucht ist ein Netto- Depositionsbereich, Größenordnung 30 Mt/a (entspricht ca.19 Mio. m³/a) (siehe Milbradt, Putzar, Kösters, Plüß (2015): Analyse des Sedimenttransports und der Morphodynamik in der Deutschen Bucht auf Basis des Multi-Modell-Ansatzes, Die Küste 83, ) Seite 13

14 Netto-Deposition (Mt/a) Dauer hoher Windgeschw. (Tagen) Unterhaltung Großräumiger Sedimenttransport Netto Dep. uwind > Korrelation von modellierter Netto-Deposition und Dauer hoher Windgeschwindigkeit zeigt Einfluss von Randbedingungen Ein Faktor für Prognose der Unterhaltung? (siehe Kösters, Putzar, Milbradt, Plüß (2014): Aufbau eines morphodynamischen Simulationsmodells für die Deutsche Bucht zur Abschätzung von Sedimenttransportwegen und mengen, 13. Gewässermorphologisches Kolloquium) Seite 14

15 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben, z.b. - Wasserbauliche Gutachten für die Engpassbeseitigung ( Ausbauvorhaben ) für Elbe, Weser, Ems, NOK, Seekanal Rostock-Warnemünde Dr.-Ing. A. Zorndt, Dr. G. Herrling (Marum): Untersuchungen zu Sedimenttransport und Morphodynamik im Rahmen der FAP von Unter- und Außenweser Beratung im Rahmen der Unterhaltung, z.b. - Wasserbauliche Systemstudien für das Sedimentmanagement Dr.-Ing. H. Weilbeer: Einsichten in die Auswirkungen verschiedener Handlungsoptionen des Sedimentmanagements Seite 15

16 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben, z.b. - Wasserbauliche Gutachten für die Engpassbeseitigung ( Ausbauvorhaben ) für Elbe, Weser, Ems, NOK, Seekanal Rostock-Warnemünde Dr.-Ing. A. Zorndt, Dr. G. Herrling (Marum): Untersuchungen zu Sedimenttransport und Morphodynamik im Rahmen der FAP von Unter- und Außenweser Beratung im Rahmen der Unterhaltung, z.b. - Wasserbauliche Systemstudien für das Sedimentmanagement Dr.-Ing. H. Weilbeer: Einsichten in die Auswirkungen verschiedener Handlungsoptionen des Sedimentmanagements Beratung für Bauwerke und Strombau, z.b. - Optimierte Steuerung des Emssperrwerks (Ems 2050) - Erfassung und Bewertung der Belastung von Strombauwerken (Wechselwirkung Seeschiff-Seeschifffahrtsstraße) - Maßnahmen zur Instandsetzung des Uferschutz Seite 16

17 Wechselwirkung Seeschiff-Seeschifffahrtsstraße 1) Schiffserzeugte Belastung auf das Ufer und Bauwerke 2) Schiffserzeugte Belastung auf die Sohle 3) Schiffsdynamik (Revierfahrt mit Tiefen- und Breitenbegrenzung) 4) Interaktion Schiff Schiff Seite 17

18 Probabilistische Bemessung von Strombauwerken Hauptziel - Entwicklung und fachwissenschaftliche Absicherung von probabilistischen Bemessungsansätzen für Seeschifffahrtsstraßen Untersuchungsziele - Analyse der Schadensentwicklung aus dem laufenden Monitoring Juelssand - Ergänzung der Datenbasis durch großmaßstäbliche Modellversuche - Ableitung von Bemessungshinweisen Monitoring der Schadensentwicklung von Buhnen im Bereich Juelssand mittels Laserscannings Kooperationspartner: (siehe: Gätje, B.; Uliczka, K. (2015): Wechselwirkung Seeschiff / Seeschifffahrtsstraße: Pilotprojekt zur Stabilität von optimierten Strombauwerken im Unterelbeabschnitt Juelssand, BAW Kolloquium, Hamburg) Seite 18

19 Projektportfolio Durchführung / Begleitung von Sondermessungen, z.b. - Validierungsdaten im Rahmen der Messkampagne Ems Beweissicherung Elbe Seite 19

20 Sondermessungen Ems 2015 Strömung (v xyz ) Backscatter Durchfluss v Tiefenprofil / Grenzschichten Temperatur Salz Trübung Wasserproben Seite 20

21 Sondermessungen Ems :Gandersum / Rhede :Gandersum / Weener EMDEN GANDERSUM POGUM JEMGUM LEER Durchfluss q m 3 /s q F-E = -0,59 Mio. m³ q F-E = +1,17 Mio. m³ Wasserstand NHN :Gandersum / Jemgum :Gandersum / Pogum m WEENER PAPENBURG RHEDE q F-E = +0,43 Mio. m³ q F-E = -1,80 Mio. m³ Quelle: Maushake (2016): Messbericht zur Messkampagne Ems 2015, in prep Seite 21 WEHR HERBRUM

22 Projektportfolio Durchführung / Begleitung von Sondermessungen, z.b. - Validierungsdaten im Rahmen der Messkampagne Ems Beweissicherung Elbe Beratung zur Leichtigkeit des Schiffsverkehrs, z.b. - Beiträge zur optimierten Befahrbarkeit wie Tidefahrplan Elbe und addierte Begegnungsbreiten Seite 22

23 Tidefahrplan Hintergrund Ziel der Untersuchung - Programm Tidefahrplan Elbe zur Berechnung von: zulässigen tideunabhängige Tiefgängen zulässigen tideabhängige Tiefgängen Zeitfenstern in denen Schiffe die Unter- und Außenelbe sicher befahren können - Validierung der Berechnungsansätze und Parameter der Wasserstraße und des dynamischen Fahrverhaltens für die aktuelle Schiffsflotte und gegenwärtige Revierverhältnisse siehe auch: Seite 23

24 Tidefahrplan - Ausgewählte Ergebnisse Gemessener Squat (Heck) für C396 und C400 im Vergleich zur Geschwindigkeit durchs Wasser Quelle: Behm, J., Jansch, H. (2015): Anforderung der Seeschifffahrt - Optimale Nutzung der Bundeswasserstraße Elbe, BAW Kolloquium, Hamburg Seite 24

25 Projektportfolio Durchführung / Begleitung von Sondermessungen, z.b. - Validierungsdaten im Rahmen der Messkampagne Ems Beweissicherung Elbe Beratung zur Leichtigkeit des Schiffsverkehrs, z.b. - Beiträge zur optimierten Befahrbarkeit wie Tidefahrplan Elbe und addierte Begegnungsbreiten Beratung zur Sicherheit des Schiffsverkehrs, z.b. - Anpassung der Schiffsführungssimulation für den Bereich des Flachwassers Dr.-Ing. Carl-Uwe Böttner: Schiffsführungssimulation an der Küste Seite 25

26 Projektportfolio Projekte im Rahmen von Forschung und Entwicklung, z.b. - Forschung zu neuen Prozessbeschreibungen und Abbildung in numerischen Simulationsmodellen Dr. L. Nickelsen, Dr.-Ing. M. H. Nasermoaddeli: Berücksichtigung von biogeochemischen und biologischen Effekten auf den Sedimenttransport Seite 26

27 Projektportfolio Projekte im Rahmen von Forschung und Entwicklung, z.b. - Forschung zu neuen Prozessbeschreibungen und Abbildung in numerischen Simulationsmodellen Dr. L. Nickelsen, Dr.-Ing. M. H. Nasermoaddeli: Berücksichtigung von biogeochemischen und biologischen Effekten auf den Sedimenttransport - Kontinuierliche Methodenentwicklung: Aktualisierung der numerischen Simulationsmodelle der Hydrodynamik und des Sedimenttransports Auch: Ergänzung physikalischer Modellversuche durch numerische Methoden Seite 27

28 FuE Schiffsdynamik Methodenergänzung CFD Squat: vertikale Höhenänderung mit dem Primärwellen-System Bestimmung der Schiffsdynamik (Squat und Trimm) im physikalischen Modell und numerischen Modell - Ein Teil der zu untersuchenden Varianten wird mit CFD Methoden untersucht (parallele Bearbeitung) Messung des Squats im Flachwasserbecken der BAW-DH (experimental fluid dynamics, EFD) Seite 28 Berechnung des Squats im numerischen Modell (computational fluid dynamics, CFD)

29 FuE Schiffsdynamik Methodenergänzung CFD CFD kann heute in Teilbereichen zur Entlastung der in Projekten häufig zeitkritischen physikalischen Modellversuche eingesetzt werden Methodenentwicklung als Beitrag zur effizienten Projektbearbeitung (siehe Kastens (2015) Numerische Simulation der Schiffsdynamik, BAW Aktuell ( )) Seite 29

30 Projektportfolio Projekte im Rahmen von Forschung und Entwicklung, z.b. - Forschung zu neuen Prozessbeschreibungen und Abbildung in numerischen Simulationsmodellen Dr. L. Nickelsen, Dr.-Ing. M. H. Nasermoaddeli: Berücksichtigung von biogeochemischen und biologischen Effekten auf den Sedimenttransport - Kontinuierliche Methodenentwicklung: Aktualisierung der numerischen Simulationsmodelle der Hydrodynamik und des Sedimenttransports Auch: Ergänzung physikalischer Modellversuche durch numerische Methoden - Entwicklung von Anpassungsoptionen im Hinblick auf den Klimawandel Dr. N. Winkel: BMVI Expertennetzwerk Seite 30

31 Projektportfolio Beratung und Gutachten für große Bauvorhaben Beratung im Rahmen der Unterhaltung Beratung für Bauwerke und Strombau Durchführung / Begleitung von Sondermessungen Beratung zur Leichtigkeit des Schiffsverkehrs Beratung zur Sicherheit des Schiffsverkehrs Projekte im Rahmen von Forschung und Entwicklung Seite 31

32 Fazit Transparente Bearbeitung von Aufträgen der GDWS / WSV (z.b. neues Auftragsmanagement) Langfristige Auslastung der Bearbeitungskapazität der BAW (z.b. BVWP 2030) Projekte der Engpassbeseitigung sind von der GDWS priorisiert, weitere wichtige Beratungsaufgaben müssen dennoch wahrgenommen (z.b. Sedimentmanagement, Leichtigkeit und Sicherheit der Schifffahrt) werden Aufgaben haben sich kontinuierlich erweitert, z.b. durch Einführung neuer Methoden (z.b. Beteiligungsprozesse, Schiffsführungssimulation, auch: Rechtsprechung) Optimaler Einsatz und Weiterentwicklung der Methoden für effiziente Bearbeitung notwendig, dazu zielgerichtete - interne FuE-Vorhaben - Vergaben und Kooperationen mit Forschungseinrichtungen / Universitäten sowie Ingenieurbüros Volumen ca. 2 Mio. EUR / a für BAW-DH - Annahme von Drittaufträgen, wenn unmittelbarer Nutzen für die WSV, erhöht eigene kritische Masse und ermöglicht Handlungsfähigkeit (z.b. Kooperation HPA) Seite 32