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Sedimenttransportvorgänge im Innenbereich der Nordzufahrt Stralsund

Sedimenttransportvorgänge im Innenbereich der Nordzufahrt Stralsund. MorWin – Workshop am 30.11.00 in Warnemünde. Einleitung Warum Innenbereich ?. Fragestellungen des WSA Stralsund zur Fahrwasserstabilität.(„ Wo sind störanfällige Bereiche der Schiffahrtsrinne ?“).

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Sedimenttransportvorgänge im Innenbereich der Nordzufahrt Stralsund

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Presentation Transcript

  1. Sedimenttransportvorgänge im Innenbereich der Nordzufahrt Stralsund MorWin – Workshop am 30.11.00 in Warnemünde

  2. EinleitungWarum Innenbereich ? • Fragestellungen des WSA Stralsund zur Fahrwasserstabilität.(„ Wo sind störanfällige Bereiche der Schiffahrtsrinne ?“) • Gute Datenlage durch das MorWin-Messprogramm Herbst 1997 und durch Verkehrsicherheitspeilungen der Fahrrinne durch das WSA Stralsund. • Größtenteils 2 – dimensionale Strömungsvorgänge (Rinnen und Flachs)  Außenbereich.

  3. 2D schwarz – tiefengemittelt Vergleich 2D/3D ModellierungStrömungsbild in der Gellenbucht bei NW-Wind 3D schwarz - Oberflächenschicht violett - bodennahe Schicht

  4. Vergleich 2D/3D ModellierungAbweichung der bodennahen Strömungsrichtung [°] RCM9

  5. Vergleich 2D/3D Modellierung Abweichung der bodennahen Strömungsrichtung [°] S4 RCM9

  6. Vergleich 2D/3D Modellierung zu Messung Messung RCM9 (Bockgrund) - bodennah

  7. Vergleich 2D/3D Modellierung zu MessungMessung S4 (Hiddensee) - tiefengemittelt

  8. Gliederung • Modelle / Modellbildung • Hydrologie des Innenbereichs • Morphodynamische Modellierung mit stationären Zuständen • stationäre windinduzierte Strömungszustände • stationäre wasserstandsinduzierte Strömungszustände • Vergleich mit gemessenen Volumina (aus Peilungen der Nordzufahrt) • Zusammenfassung

  9. Modelle/ModellbildungEingesetzte Modelle

  10. Außenküste:Längs- transport Seegatt:Ein- und Ausstrom Flachs: Aufwirbelung durch Wellen Modelle/Modellbildung Wichtige Transportprozesse im Innenbereich OSTSEE Innenbereich .

  11. Modelle/Modellbildung Modellgebiete & -gitternetze FEM-Netz: 25000 Knoten Feinste Auflösung: 20m

  12. Modelle/Modellbildung Modellgebiete & -gitternetze FEM-Netz: 25000 Knoten Feinste Auflösung: 20m Gebiet der eingenisteten Wellenmodellierung im Innenbereich.

  13. Knotenpunkte des BSH - Modells Modelle/ModellbildungRandbedingungen für Modellierung von stationären Windsituationen • Bezüglich der Windsituation gemittelte Wasserstände aus dem BSH- Modell.

  14. Isoflächen gleicher Windstärke (West, 6 Bft.) Modelle/ModellbildungRandbedingungen für Modellierung von stationären Windsituationen • KLIBO - Windatlas

  15. Pegelmessung Modellrechnung mit Windatlas Modelle/Modellbildung Pegel Althagen ohne/mit Windatlas Pegelmessung Modellrechnung ohne Windatlas

  16. M62-1Anteil derStrömungsri. In % Windrichtung SÜD WNW OST Windgeschw [m/s] M 62 Strömungsgeschw. [cm/s] Hydrologie des InnenbereichesWindeinfluß auf die Strömungen im Innenbereich

  17. Hydrologie des InnenbereichesWindeinfluß auf die Strömungen im Innenbereich M8-2 Anteil der Strömungsri. In % Windrichtung WNW OST SÜD Windgeschw [m/s] M8-2 Strömungsgeschw. [cm/s]

  18. Aus- strom Ein- strom Hydrologie des InnenbereichesStrömungsgeschwindigkeit im Innenbereich als Funktion der Pegeldifferenz Barhöft - Neuendorf Barhöft

  19. Aus- strom Ein- strom Hydrologie des InnenbereichesStrömungsgeschwindigkeit im Innenbereich als Funktion der Pegeldifferenz Barhöft - Neuendorf Barhöft

  20. 5 Hydrologie des InnenbereichesMittlere Pegeldifferenzen Barhöft – Neuendorf (93-98) als Funktion der Windsituation

  21. Hydrologie des InnenbereichsZusammenfassung • Im statistischen Mittel ist die Strömungslage im Innenbereich durch die Windlage (Windstärke und –richtung) bestimmt. Diese Situationen werden mit dem HN-Modell unter Vorgabe von stationärem Wind gut wiedergegeben (windinduzierte Strömungslagen) . • Es gibt darüber hinaus starke Ein- und Ausstromereignisse, die z.T. oder vollständig von Wasserstandsschwankungen großräumiger Art (Seiches) induziert sind (wasserstandsinduzierte Strömungslagen) . • These: Beide Prozesse wirken auf die Morphologie.

  22. Windrichtung Strömungsge-schwind. Pegeldifferenz Barhöft-Neuendorf Windgeschwind. Hydrologie des InnenbereichesBeispiel einer nicht-windbeeinflußten Ausstromsituation Strömungsrichtung WEST SÜD OST

  23. Morphodynamische Modellierungen mit windinduzierten Strömungslagen Wasserspiegellagen während NNW -Wind 6 Bft.

  24. BUBBLE und SWAN laufen mit stationären Randbedingungen für 12 Windrichtungen (je 30°) und 5 Windgeschwindigkeiten (4-8 Bft.). Morphodynamische Modellierung Windinduzierte Strömungslagen Stationäre Randbed. Wasserstand, Windfeld BUBBLE SWAN  TIMOR: Morphologieänderungen für 12 x 5 = 60 versch. Windlagen TIMOR

  25. NORD 0.03 330° 30° 0.02 300° 60° 0.01 SEC 1 0 SEC 2 WEST -0.01 OST NORD SEC 3 0.008 SEC 4 330° 30° 0.006 240° 120° 0.004 300° 60° 0.002 210° 150° 0 WEST OST SÜD -0.002 240° 120° 210° 150° SÜD SEC 5 SEC 6 SEC 7 SEC 8 Morphodynamische ModellierungSohlhöhenentwicklung [m] bei stationären Windlagen (7 Bft.)innerhalb 1 h in den Rinnenabschnitten

  26. Morphodynamische Modellierungen wasserstands-induzierter Strömungslagen Wasserspiegellagen während eines Anstiegs des Wasserstandes der Ostsee

  27. BUBBLE rechnet mit stationären Wasserstandsrandbedin- gungen je 5 Ein- und Ausstromsituationen ohne Wind und Welle. Stationäre Randbed. Wasserstandsgradient BUBBLE TIMOR Morphodynamische Modellierung Wasserstandsinduzierte Strömungslagen  TIMOR: Morphologieänderungen für 2 x 5 = 10 versch. Wasserspiegellagen

  28. AUSSTROM EINSTROM Mittlerer Sohlhöhenänderung [m] Morphodynamische ModellierungSohlhöhenentwicklung [m] bei wasserstandsinduzierten Strömungslagen innerhalb 1 h in den Rinnenabschnitten

  29. Vergleich mit gemessenen VoluminaZeiträume mit auswertbaren Peilinformationen

  30. Vergleich mit gemessenen VoluminaWindstatistik von 4 untersuchten Zeiträume Winter 94-95 Winter 95-96 Frühjahr 98 Frühjahr 97 • Winter 94-95: hohe Windhäufigkeit Südwest-Westwind dominiert • Winter 95-96: erhöhte Windhäufigkeit West- und Ostwinde • Frühjahr 98: geringe Windhäufigkeit Westwind dominiert stark • Spring 97: hohe Windhäufigkeit Nordost-Ostwind dominiert

  31. Vergleich mit gemessenen Volumina Berechnung mit Windstatistik der Windsituationen Gemessene Volumina: Berechnete Volumina:

  32. Vergleich mit gemessenen Volumina Berechnung mit Windstatistik der Windsituationen Gemessene Volumina: Berechnete Volumina:

  33. Aus- strom Pegeldifferenz Barhöft- Neuendorf Winter 97-98 Ein- strom Vergleich mit gemessenen VoluminaBestimmung der wasserstandsinduzierten Ereignisse

  34. Vergleich mit gemessenen VoluminaBestimmung der wasserstandsinduzierten Ereignisse Pegeldifferenz Barhöft-Neuendorf Windbereinigte Pegeldifferenz Barhöft-Neuendorf

  35. Vergleich mit gemessenen VoluminaWasserspiegelstatistik Winter 97-98

  36. Gemessene Volumina: Vergleich mit gemessenen VoluminaBerechnung mit Windstatistik und Wasserspiegelstatistik Berechnete Volumina:

  37. Zusammenfassung • Die Versandungssensitivität der Rinnenabschnitte bezüglich Windsituationen und nicht windinduzierten Ein- und Ausstromereignissen kann aufgezeigt werden. • Die Morphologie des Innenbereichs kann mittels Windstatistiken in Zeiträumen von bis zu ca. ½ Jahr mit linearer Superposition berechnet werden. • Verbesserte Ergebnisse erhält man mit Berücksichtigung der wasserstandsinduzierten Ein- und Ausstromsituationen.

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