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Schiffserzeugter Sedimenttransport an Seeschifffahrtsstraßen (SeST)

Projektdaten

Laufzeit: 13.09.2011 bis 30.06.2017
Koordinator:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen (Details)
Universität Siegen
Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (fwu)
Paul-Bonatz-Str. 9-11
57076 Siegen
juergen.jensen@uni-siegen.de
Kooperationspartner:
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) - Dienststelle Hamburg (Details)
Wedeler Landstraße 157
22559 Hamburg
http://www.baw.de/

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Forschungsgegenstand

Der Sediment- und Schwebstofftransport in Seeschifffahrtsstraßen kann sowohl tidebedingt (d. h. natürlich) als auch durch Schiffspassagen (d. h. anthropogen) induziert sein. Hierdurch kommt es sowohl zu Erosionen als auch zu Verlandungen (z. B. an Hafenanlagen). Durch die Ausbaumaßnahmen der Fahrrinnen hat der Anteil von Schiffspassagen in den letzten 10 Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dabei stellt sich die Frage, welchen Anteil die zunehmenden Schiffspassagen am residuellen Sedimenttransport haben. Aufgrund komplexer Abhängigkeiten zwischen den tidebedingten und schiffserzeugten physikalischen Prozessen, die den schiffserzeugten Sedimenttransport in einer Seeschifffahrtsstraße (SeST) beeinflussen, ist eine rein analytische Betrachtung nur bedingt möglich. Wesentliche Wirkzusammenhänge lassen sich dabei bisweilen nur empirisch (d. h. aus Beobachtungsdaten) beschreiben.

Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) hat deshalb im Jahr 2011 ein entsprechendes FuE-Projekt zur Untersuchung des SeST eingeleitet. In einer ersten Projektphase wurde am Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (fwu) der Universität Siegen eine umfangreiche Wissensstandanalyse zum schiffserzeugten Sedimenttransport durchgeführt. Das übergeordnete Ziel bestand in der Recherche und Zusammenstellung von Literatur, die sich mit dem SeST auseinandersetzt.

Im September 2012 hat die BAW eine erste zusammenhängende Messkampagne im Nord-Ostsee-Kanal (NOK) durchgeführt. Die Messungen erfolgten sowohl an der Gewässersohle als auch mit schiffsgestützten Messgeräten. Durch stationäre Punktmessungen mittels Sonden konnten Wasserspiegellagen, vorherrschende Strömungen und die sich einstellende Trübung bei insgesamt 509 Schiffspassagen (Konvoi und Einzelpassagen) erfasst werden. Mithilfe der schiffsgestützten Messungen konnten dabei für 79 Schiffspassagen die Schwebstoffe innerhalb der Wassersäule aufgezeichnet werden.

Von März 2014 bis März 2016 wurden am fwu weitergehende Untersuchungen dieser Naturmessungen durchgeführt. In dieser Projektphase („Arbeitspaket 1“ und „Arbeitspaket 2“) wurden die erhobenen Messdaten zunächst aufbereitet, plausibilisiert und analysiert. Dabei sollten Methoden zur Auswertung der Naturmessungen sondiert werden, um verwertbare und möglichst allgemeingültige Aussagen zum SeST ableiten zu können. Zudem sollten die bereits existierenden Ansätze zum SeST auf deren Erweiterungsmöglichkeiten geprüft werden. Das übergeordnete Ziel des ersten Arbeitspakets war die Entwicklung und Bewertung von empirisch-analytischen Ansätzen zum SeST in räumlich differenzierten Einflussbereichen.

Im November 2015 wurde von der BAW eine weitere Messkampagne durchgeführt. Die Messungen erfolgten in der Fahrrinne der Tideelbe bei Wedel. Es wurden, analog zur NOK-Kampagne, sowohl Punktmessungen an der Sohle des Gewässers, als auch schiffsgestützte Messungen durchgeführt. Die Auswertung der Messdaten erfolgte gemeinschaftlich von BAW und fwu im Rahmen des „Arbeitspaket 3“ zwischen April 2016 und Juni 2017.

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Weiterführende Informationen

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Publikationen im Rahmen des Projekts

  • Ulm, M., Niehüser, S., Arns, A., Jensen, J., Kondziella, B., Uliczka, K. (2017): Estimating ship-induced sediment transport in confined waters. European Geosciences Union. General Assembly 2017. Vienna, Austria, 24.04.2017. Online verfügbar unter: presentations.copernicus.org
  • Ulm, M., Niehüser, S., Jensen, J. (2016): Schiffserzeugter Sedimenttransport im Nord-Ostsee-Kanal. In: Boes, R. (Hg.): 18. Treffen junger WissenschaftlerInnen wasserbaulicher Institute. ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, 24.-26. August 2016, S. 47–49. doi:10.3929/ethz-a-010734523
  • Niehüser, S., Ulm, M., Arns, A., Jensen, J., Kelln, V., Uliczka, K., Kondziella, B. (2016): Interaction Between Ship-Induced Stress and Associated Characteristics of Turbidity Records. In: Proceedings of the 4th International Conference on Ship Manoeuvring in Shallow and Confined Water with Special Focus on Ship Bottom Interaction. Hamburg, Germany, 23.-25.05.2016. doi:10.18451/978-3-939230-38-0_3
  • Jensen, J., Kelln, V., Niehüser, S., Arns, A., Uliczka, K., Kondziella, B. (2015): Entwicklung empirisch-analytischer Ansätze als Proxy für schiffserzeugten Sedimenttransport an Seeschifffahrtsstraßen. In: Tagungsband HTG-Kongress. Bremen 09.-11.09.2015.
  • Kelln, V., Niehüser, S., Arns, A., Jensen, J., Uliczka, K., Kondziella, B. (2014): Development of empirical-analytical approaches for ship-induced sediment transport in navigable waterways. 11th International Conference on Hydroscience & Engineering, Poster. Hamburg 28.09.-02.10.2014.

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