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

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

2 Einleitung Warum 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 Vergleich 2D/3D Modellierung Strömungsbild in der Gellenbucht bei NW-Wind 3D schwarz - Oberflächenschicht violett - bodennahe Schicht 2D schwarz – tiefengemittelt

4 Vergleich 2D/3D Modellierung Abweichung der bodennahen Strömungsrichtung [°] RCM9

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

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

7 Vergleich 2D/3D Modellierung zu Messung Messung 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/Modellbildung Eingesetzte Modelle

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

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/Modellbildung Randbedingungen für Modellierung von stationären Windsituationen Bezüglich der Windsituation gemittelte Wasserstände aus dem BSH- Modell.

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

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

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

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

18 Aus- strom Ein- strom Hydrologie des Innenbereiches Strömungsgeschwindigkeit im Innenbereich als Funktion der Pegeldifferenz Barhöft - Neuendorf Barhöft

19 Aus- strom Ein- strom Hydrologie des Innenbereiches Strömungsgeschwindigkeit im Innenbereich als Funktion der Pegeldifferenz Barhöft - Neuendorf Barhöft

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

21 Hydrologie des Innenbereichs Zusammenfassung 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).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 Hydrologie des Innenbereiches Beispiel einer nicht-windbeeinflußten Ausstromsituation Pegeldifferenz Barhöft- Neuendorf Strömungsge- schwind. Windgeschwind. Windrichtung Strömungsrichtung WEST SÜD OST

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

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

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

28 Morphodynamische Modellierung Sohlhöhenentwicklung [m] bei wasserstandsinduzierten Strömungslagen innerhalb 1 h in den Rinnenabschnitten Mittlerer Sohlhöhenänderung [m] AUSSTROMEINSTROM

29 Vergleich mit gemessenen Volumina Zeiträume mit auswertbaren Peilinformationen ZeitraumDatumDauer Winter 94-957.12.94 – 4.5.95181 Tage Winter 95-968.8.95 –16.4.96252 Tage Winter 96-9722.7.96 – 13.3.97233 Tage Frühjahr 9713.3.97 – 28.8.98164 Tage Winter 97-9818.9.97 – 12.1.98117 Tage Frühjahr 9812.1.98 – 6.4.9887 Tage

30 Vergleich mit gemessenen Volumina Windstatistik von 4 untersuchten Zeiträume Winter 94-95: hohe WindhäufigkeitSüdwest-Westwind dominiert Winter 95-96: erhöhte WindhäufigkeitWest- und Ostwinde Frühjahr 98:geringe WindhäufigkeitWestwind dominiert stark Spring 97: hohe WindhäufigkeitNordost-Ostwind dominiert Winter 94-95Winter 95-96Frühjahr 98Frühjahr 97

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 Pegeldifferenz Barhöft- Neuendorf Winter 97-98 Aus- strom Ein- strom Vergleich mit gemessenen Volumina Bestimmung der wasserstandsinduzierten Ereignisse

34 Pegeldifferenz Barhöft-Neuendorf Windbereinigte Pegeldifferenz Barhöft-Neuendorf Vergleich mit gemessenen Volumina Bestimmung der wasserstandsinduzierten Ereignisse

35 Vergleich mit gemessenen Volumina Wasserspiegelstatistik Winter 97-98

36 Vergleich mit gemessenen Volumina Berechnung mit Windstatistik und Wasserspiegelstatistik Gemessene Volumina: 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.