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Institut für Wasser und Umwelt - Fachbereich Wasserbau und Wasserwirtschaft
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Institut für Wasser und Umwelt - Fachbereich Wasserbau und Wasserwirtschaft

 

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Unser Auftrag besteht darin, Forschungsarbeiten durchzuführen, die eine Antwort auf die gesellschaftlichen Herausforderungen geben, die in den globalen Entwicklungskonzepten zum Ausdruck kommen, und die in der Lage sind, den gesellschaftlichen Wandel zu fördern, indem sie Prozesse in der natürlichen und der bebauten Umwelt untersuchen, die für die Gestaltung, Planung und Umsetzung nachhaltiger Wasserinfrastrukturen, die auf den globalen Wandel vorbereitet sind, ausschlaggebend sind.

Urban Hydrosystem Management in Europe
Management urbaner Hydrosysteme in Europa (Anbindung der Eucor-Professur Nachhaltiges Wassermanagement an das KIT), Strategiefonds des KIT Präsidiums

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Large wood physical degradation in rivers
Large wood physical degradation in rivers

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Qualitätssicherung und -management im Kontext numerischer Strömungsmodellierungen (1D, 2D, 3D)
Qualitätssicherung und -management im Kontext numerischer Strömungsmodellierungen (1D, 2D, 3D)

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Extreme flow condition behavior of bridges across watercourses
Verhalten von Brücken über Fließgewässern unter Extremabflussbedingungen

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Mechanics of Plastic Transport
Mechanik des Kunststofftransports

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WiPaD – Roughness Parametrization of Thin Layer Surface Runoff on Natural Surfaces
WiPaD – Widerstandsparametrisierung von natürlichen Oberflächen bei Dünnfilmabfluss

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Flood modeling and management using emerging Artificial Intelligence models
Hochwassermodellierung und -management mithilfe neuer Modelle der künstlichen Intelligenz

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Hydraulics and morphodynamics of structures for the initiation of sustainable deep water courses
Hydraulik und Morphodynamik von Strukturen zur Initiation nachhaltiger tiefer Gewässerzüge

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Urban Flood Drifters
Urban Flood Drifters

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Bauwerkshydraulik

  • Experimentelle Untersuchung zum Strömungsgeschen in wasserbaulicher Infrastruktur (z.B. Hochwasserrückhaltebecken, Aus- und Einlaufbauwerken, Wasserkraftanlagen, Schleusen)
  • Optimierung von wasserbaulichen Anlagen und Erarbeitung von neuen Bauwerkskonzepten

 

Hydraulik und Morphodynamik naturnaher Fließgewässer

  • Vegetationshydraulik, Widerstandsverhalten von Vegetation
  • Betrachtungen zum Geschiebehaushalt (lokal und auf Einzugsgebietsebene)
  • Analyse des morphologischen Potentials, Freilanduntersuchungen

 

Gewässerentwicklungmaßnahmen

  • Entwicklung von Maßnahmen zur Aufwertung der Gewässerstruktur auf lokaler Ebene (Fokus: Restriktionsstrecken)
  • Vernetzung von Abiotik und Biotik: Lebensraum Fließgewässer
  • Totholz in Fließgewässern
  • Ökologische Durchgängigkeit von Fließgewässern: Auf- und Abstiegsanlagen

 

Mehrphasenströmungen im Wasserbau

  • Strömungen dichtegeschichteter Fluide
  • Sauerstoffeintrag in stehenden und fließenden Gewässern
  • Mobilisierung und Imobilisierung von Schwebstoffen (Stauraumverlandung)
  • Fluvialer Transport und Rückhalt von Kunststoffen in Flüssen
  • Entstehung und Entwicklung von Luft-Wasser-Strömen

 

  Bauwerkssimulation

  • Einsatz ein- und mehrdimensionaler hydrodynamisch-numerischer (HN-) Verfahren zur Analyse  komplexer Strömungsverhältnisse (stationär, instationär)
  • Entwicklung und Implementierung anwendungsorientierter HN-Verfahren für den Einsatz in der Praxis
  • Umfangreiches Pre- und Postprocessing

 

 

GIS-Technologien

  • Erstellung digitaler Geländemodelle unter Berücksichtigung hydraulischer Anforderungen
  • Ermittlung von Überflutungsflächen sowie Schadenspotenzialen in gefährdeten Bereichen
  • Programmierung anwendungsoptimierter Tools (GIS-Fachschalen)
  • 3D-Visualisierung (Animation / Echtzeitnavigation)

 

 

Hochwassermanagement

  • GIS-gestützte hydraulische Flussgebietsmodellierung
  • Quantifizierung der Auswirkungen von Baumaßnahmen auf den Hochwasserabfluss
  • Risikobewertung und Schadenspotenzialanalysen
  • Erstellung von Gefahren- und Risikokarten als Grundlage der Hochwasservorsorge
  • Echtzeitsimulation
  • Entwicklung von Decision-Support-Systemen (DSS) für den operationellen Einsatz in der Wasserwirtschaftsverwaltung (inkl. Schulung und Betreuung der Anwender)

 

 

Numerische Modelle zur Simulation von Strömungsvorgängen

  • Analyse und Optimierung wasserbaulicher Anlagen im Rahmen von Bauwerkssanierung und Neuplanung (u.a. Wasserkraftanlagen, Wehre, Entnahme-/Rückgabebauwerke)
  • Optimierter Betrieb von Staustufen hinsichtlich Energieerzeugung, Hochwasserschutz, Schifffahrt
  • Koppelung HN-Verfahren mit Automatisierungstechnik; Optimierung von Wasserhaushaltsreglern
  • Einsatz hybrider bzw. gekoppelter Modelltechnik in Zusammenarbeit mit physikalischem Modellwesen

 

 

Feststofftransport / Ökohydraulik

  • Mehrdimensionale Simulation des Feststofftransports in Fließgewässern
  • Morphodynamische Analyse- und Prognosestudien
  • Simulation technischer und naturnaher Fischaufstiegsanlagen als Grundlage für fischökologische Bewertungen
  • Strömungsanalysen im Rahmen von Gewässerrenaturierung und -revitalisierung
  • Analyse und (Weiter-)Entwicklung naturnaher Fließgewässer

 

 

Plattformübergreifender Einsatz von Hard- und Software

  • CAD, GIS, Simulations- und Visualisierungssysteme
  • Softwareentwicklungen / Einsatz moderner Entwicklungsumgebungen
  • Linux / Windows
  • Systemadministration
  • Rechnergestützte Messtechnik

 

 

Mission

Wir wollen es genau wissen: Strömungsprozesse in der Natur sind hochkomplex und im Bereich der Wasser-Feststoff-Interaktion (z.B. Wasser-Luft, Wasser-Sedimente oder Wasser-Makroplastik) setzten wir experimentelle Methoden ein, um Prozesse zu verstehen und quantitativ beschreiben zu können.

Mit unseren maßstabsverkleinerten Modellen unterstützen wir Planungsprozesse zu komplexen wasserbaulichen Fragestellungen und leisten einen Beitrag zur Verbesserung der Planungssicherheit sowohl im Bereich der technischen Infrastruktur als auch im Bereich von ökologischen Aufwertungen von Fließgewässern.


Ausstattung

Auf einer Fläche von 2.300 m² sind im Theodor-Rehbock-Flussbaulaboratorium 7 fest installierte Versuchsrinnen aufgebaut.

Darüber hinaus werden Freiflächen für die Errichtung und den Betrieb von weiteren Versuchsständen bzw. für physikalische Modelluntersuchungen aus der Auftragsforschung vorgehalten.

Die Versorgung der Rinnen, Versuchsstände und physikalischen Modelle mit bis zu 500 l/s erfolgt über frequenzumgeformte Pumpen und verschiedenen Pumpenkreisläufen.

RiRO
60 cm Flume, Riro-Rinne, Schwarze Rinne

- Breite/Tiefe: 0,60 m / 0,50 m
- Länge: 25 m
- Abfluss: 150 l/s
- Automatische Regelung, verstellbare Neigung
- umbaubar zum Wellenkanal

250cm Flume
250 cm Rinne

- Breite/Tiefe: 2,5 m / 0,50 m
- Länge: 45 m    
- Abfluss: 500 l/s
- Automatische Regelung, konstante Neigung

Small student flume
Kleine Studentenrinne

- Breite/Tiefe: 0,3 m / 0,4 m
- Länge: 10 m    
- Abfluss: 50 l/s
- Automatische Regelung, verstellbare Neigung

100 cm Rinne
100 cm Rinne

- Breite/Tiefe: 1,0 m / 0,25 m
- Länge: 10 m    
- Abfluss: 50 l/s
- Automatische Regelung, verstellbare Neigung

Schussrinne
Schussrinne

- Breite/Tiefe: 0,5 m / 0,20 m
- Länge: 8 m    
- Abfluss: 100 l/s
- Verstellbare Neigung, schießender Abfluss

Schussrinne
Kreisgerinne

- Breite/Tiefe: 0,30 m / 0,40 m

Scour Flume
Kolk-Rinne

- Breite/Tiefe: 0,80 m / 0,30 m
- Länge: 8 m    
- Abfluss: 100 l/s
- Automatische Regelung, verstellbare Neigung
- Teilweise mobile Sohle für Untersuchungen zur Kolkbildung

Messtechnik

Hippo
HIPPO - In-Situ Bestimmung der kritischen Sohlschubspannung (Eigententwicklung)

Der Fachbereich Wasserbau und Wasserwirtschaft verfügt über moderne messtechnische Ausstattung, die sowohl im Theodor-Rehbock-Flussbaulaboratorium als auch bei Feldmessungen zum Einsatz kommt.


Austattung IWU-WB (Auszug)

  • Nortek ADV Vectrino (3D)
  • Dantec Flow Explorer, 2D-LDA
  • Ott MF Pro (1d)
  • ADCP Messboot
  • HIPPO, In-Situ Bestimmung der kritischen Sohlschubspannung (Bewegungsbeginn)
  • Drohne, Dji Mavic Mini
  • Alu-Messboot, Flachgänger, 4 m lang, 20 PS oder elektrisch, mit diversen Anbauten (Kran usw.)

Geschichte

1899 wurde Theodor Rehbock als Professor für Wasserbau an die Technische Hochschule Karlsruhe berufen. Auf seine Initiative hin wurde das Flussbau-Laboratorium errichtet und 1901 eingeweiht. Es war damit eines der ersten Wasserbaulabore weltweit, in dem wasserbauliche Großprojekte in einem verkleinerten Maßstab untersucht wurden. Bis zu seinem Ausscheiden 1934  leitete Prof. Theodor Rehbock das Labor, 1939  wurde es in Würdigung seiner Leistungen in Theodor-Rehbock-Flussbaulaboratorium umbenannt.

Der Wasserbau spielte am KIT (und dessen Vorgängerinstitutionen) bereits seit ihrer Gründung durch Johann Gottfried Tulla eine wesentliche Rolle. Aber es war Theodor Rehbock, der hier die systematische wasserbauliche Forschung begründete und die große Chance erkannte, die sich mit dem wasserbaulichen Versuchswesen und dem Einsatz von maßstabsgetreuen Modellen im Labor für die Entwicklung des Wasserbaus eröffnete.

  • Universitat de Valencia
  • Cardiff University
  • The University of Manchester
  • Delft University of Technology
  • Penn State University, USA
  • Deltares, The Netherlands
  • Utah Water Research Laboratory, USA
  • IHE Delft Institute for Water Education, The Netherlands
  • Bundesanstalt für Wasserbau, Germany
  • ETHZurich, Switzerland
Seminar@IWU-WB - 2025, February, 7th - Associate Professor Dr. Andrew Gray
 

Riverine Microplastics Transport Dynamics

 

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Seminar@IWU-WB - 2024, November, 22nd - M.Sc. Okba Mostefaoui
 

Experimental Study of the Transport of Microplastics in an Open-channel Bifurcation

 

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Seminar@IWU-WB - 2024, September, 13th - Dr. Daniel Caviedes-Voullième
 

Scaling-up computational hydrodynamics with HPC and SERGHEI

 

 

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Scaling-up computational hydrodynamics with HPC and SERGHEI

Seminar@IWU-WB - 2024, July, 19th - Dr. David Vetsch
 

From source to mouth - need for cross-scale numerical models to address current challenges in river management

 

 

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Seminar@IWU-WB - 2024, July, 05th - Prof.Benjamin Dewals
 

When disasters strike repeatedly: A multi-year drought followed by a mega-flood in eastern Belgium

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, November, 24th - Associate Professor Stefan Felder
 

New measurement methods to improve design and safety of hydraulic structures

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, October, 27th - Dr. João P. Leitão
 

New data sources and modelling opportunities to reduce flood risk in urban areas

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, October, 6th - Prof. Carlo Gualtieri
 

Mega-rivers under the global change: Some field observations from Amazon, Congo and Orinoco

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, September, 15th - Dr. Davide Vanzo
 

Eco-morphodynamic modelling: Challenges (and opportunities) for river restoration and adaptation

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, June, 30th - Bettina Geisseler, Lawyer
 

Lessons learnt - Critical success factors in a hydro power plant construction or rehabilitation contract

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, May, 12th - Dr. sc. (PhD) Sebastian Schwindt
 

Research innovations for Connecting Water Ressources

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2023, March, 31st - Prof. Laurent Schmitt
 

Navigation, hydropower, sediment legacies, functional restoration and transboundary management of the Upper Rhine

 

 

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Picture: David Eschbach

Seminar@IWG-WB - 2022, October, 28th - Xiaofeng Liu, Ph.D., P.E.
 

Physics-Based and Data-Driven Modeling in Environmental Hydraulics

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2022, July, 29th - Dr. Valentin Chardon

 

Can gravel augmentations and bank re-erosion may rehabilitate geomorphological functionality of large regulated rivers?

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2022, July, 22nd - Dr. Isabella Schalko

 

Design of wood retention structures in rivers

 

 

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Seminar@IWG-WB - 2022, May, 22nd - Dr. Victor Chavarrias

 

Morphodynamic modelling with mixed-size sediment

 

 

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