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

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.

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

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

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

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

Vergleich 2D/3D Modellierung zu Messung Messung S4 (Hiddensee) - tiefengemittelt

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

Modelle/Modellbildung Eingesetzte Modelle

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

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

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

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

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

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

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

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]

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

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

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

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.

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

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

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

Morphodynamische Modellierung Sohlhöhenentwicklung [m] bei stationären Windlagen (7 Bft.) innerhalb 1 h in den Rinnenabschnitten

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

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

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

Vergleich mit gemessenen Volumina Zeiträume mit auswertbaren Peilinformationen ZeitraumDatumDauer Winter – Tage Winter – Tage Winter – Tage Frühjahr – Tage Winter – Tage Frühjahr – Tage

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

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

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

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

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

Vergleich mit gemessenen Volumina Wasserspiegelstatistik Winter 97-98

Vergleich mit gemessenen Volumina Berechnung mit Windstatistik und Wasserspiegelstatistik Gemessene Volumina: Berechnete Volumina:

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.