Labor für Wasser und Umwelt (LWU)

LWU (Bild: Axler / TH Köln)

Das Labor für Wasser und Umwelt (LWU) wurde Anfang der 1970er Jahre nach den Entwürfen von Prof. Dr.-Ing. Nahrgang und Prof. Dr.-Ing. Schweizer errichtet. Auf einer Grundfläche von ca. 700 m² und über eine Höhe von 2 vollen Etagen bietet das Labor ausreichend Platz für verschiedenste Versuchseinrichtungen, Werkstätten und Büroräume. Auf der Eingangsempore stehen in Vitrinen sowohl historische Messinstrumente als Anschauungsobjekte, wie auch aktuelle Sensoren, die in der Lehre gezeigt und in laufenden Untersuchungen angewendet werden, zur Ansicht.

Zur infrastrukturellen Grundausstattung des Labors gehört neben einem Portalkran zur Handhabung schwerer Lasten auch ein Tiefbehälter mit einer Gesamtkapazität von ca. 600 m³, der sich in bis zu 12 Einzelbehälter unterteilen lässt. Dieser Tiefbehälter, im Gegensatz zu einem Hochbehälter, war bei der Planung des Labors eine technische Neuerung. Mittels Tauchpumpen kann das Wasser an jeder beliebigen Stelle des Labors aus dem Tiefbehälter gefördert und so parallel mehrere Modelle und Versuchsrinnen mit unterschiedlichen Durchflüssen beaufschlagt werden, ohne dass mit einem Leistungsverlust aufgrund einer begrenzten Zuleitung aus dem Hochbehälter umgegangen werden muss.

Das LWU wird sowohl für Lehrzwecke als auch für die Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben betrieben. Diese F&E Vorhaben werden auch genutzt, um praxisorientierte und innovative Semester- oder Abschlussarbeiten durchzuführen, häufig in Kooperation mit unseren Kunden und Partnern. Neben permanenten Versuchseinrichtungen und drittmittelfinanzierten Großmodellen bietet das LWU ausreichend Platz für den Aufbau und Betrieb physikalischer Kleinmodelle zur Veranschaulichung hydraulischer Prozesse in der Lehre.

Werkstätten
Sowohl der Bau von neuen Großmodellen, wie auch die Wartung der bestehenden permanenten Einrichtungen und Kleinmodelle erfordert handwerkliches KnowHow in vielen Bereichen sowie den sicheren Umgang mit unterschiedlichsten Materialien. Oft müssen auch innovative Wege beim Einsatz neuer Materialien im Modellbau beschritten werden. Hierzu stehen dem LWU verschiedene Werkstätten mit einer guten maschinellen sowie personellen Ausstattung zur Bearbeitung von Metallen, Beton/Mauerwerk, Holz, Glas und Kunststoffen zur Verfügung. Ebenfalls vorhanden ist eine Feinmechanik- und Elektrowerkstatt für Bau und Wartung der Messtechnik sowie ein 3D-Drucker zur Entwicklung kleiner Anschauungsmodelle und skalierter Prototypen in F&E-Vorhaben.

Kipprinne mit Druckmessung (Bild: TH Köln)

Die permanenten Versuchseinrichtungen werden eingesetzt, um sowohl in der Lehre die hydraulischen und physikalischen Eigenschaften des Wasser zu veranschaulichen, als auch in F&E-Vorhaben an konkreten Fragestellungen nachweisen.

Folgende Einrichtungen stehen aktuell zur Verfügung:

• Flussmodell
• kleine Kipprinne 0,13 m (L/B/H: 4,00 / 0,13 / 0,40 m)
• mittlere Kipprinne 0,30 m (L/B/H: 10,00 / 0,30 / 0,60 m)
• große Kipprinne 1,45 m (L/B/H: 10,00 / 1,45 / 0,40 m)
• Dünnschicht Rinne (L/B/H: 2,00/0,32/0,08 m)
• Rohrversuchstand (Ø = 0,30 m, L = 21,00 m)
• Windkanal
• Druckstoßversuchsanlage
• kleines Wasserwerk
• 3-Schicht Filteranlage
• Arbeitstisch "Hydraulic Bench"
• Mehrere hydraulische Kleinmodelle für Rohr-, Oberflächen- und Grundwasser-Strömungen

Ultraschall-Abstandsmesssystem (UAS) (Bild: TH Köln)

• 3D Laser-Doppler-Anemometer (LDA) Anlage (2d- und 1d- Modul DPSS-Laser)
• 2d Particle-Image-Velocimetrie (PIV) Anlage
• 2 hochauflösende Druckmessplatten
• Messgeräte zur vollautomatischen Messung der Dichte von Wasser-Feststoff-Mischungen (Patentierte Eigenentwicklung)
• Diverse Magnetisch Induktiv Durchflussmesser (MID) mit Signalumformer
• Diverse hydrometrische Ott Messflügel
• Nautilus MIT-Sensor 
• mehrere Ultraschallabstandsmesssysteme
• Diverse Druckaufnehmer
• Drehmomentsensor und Präzisionskraftsensor
• Diverse Prandtl-Staurohre, Stechpegel, etc.

Van-Veen-Bodengreifer (Bild: Ratke / TH Köln)

• Mobiles Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP, 600 kHz) zur Abfluss-/Profilvermessung
• Echolote (28-200 kHz; 455/800 kHz) zur hydrographischen Vermessung
• Hydrometrischer Messflügel mit Seilwinde
• Bodenprobennahmegeräte für gestörte und ungestörte Proben:
     • Sediment-Pegelstab
     • Stechprobennehmer Typ Beeker
     • Moorbohrer
     • Folienprobennehmer
     • Vrijwit-Bohrer
     • Van-Veen-Bodengreifer
• Schlauchboote und Messkatamaran