Tagebaufolgelandschaften Wassertouristische Fragestellungen

Transkript

1 Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik Tagebaufolgelandschaften Wassertouristische Fragestellungen D. Carstensen Hanseboot, 5. Sportboothafen-Forum Hamburg, 31. Oktober 2008

2 Tagebaufolgelandschaften Seenlandschaften?! Braunkohlentagebausanierung Seenlandschaften? - bisher kaum Hinweise auf neu entstehende Bereiche - Konkurrenz ist durchaus vorhanden 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 2 / 51

3 Tagebaufolgelandschaften Seenlandschaften?! Braunkohlentagebausanierung großflächige Land- und Wasserflächen Lausitzer Seengebiet 142 km² Wasserfläche möglich 27 Seen Gewässerverbünde Mitteldeutsche Seenlandschaft 175 km² Wasserfläche 23 Seen, Gewässerverbünde besondere kulturtouristische Potenziale Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 3 / 51

4 Mitteldeutsche Seenlandschaft 3 Bundesländer 6 Reisegebiete 175 km² Wasserfläche 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 4 / 51

5 Lausitzer Seengebiet 2 Bundesländer 142 km² Wasserfläche 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 5 / 51

6 z.b. Lausitzer Seengebiet seit 1995 gezielte Beendigung des auslaufenden Braunkohlebergbaus Überwindung der Bergbaualtlasten in der Lausitz und Mitteldeutschland Ausgleich des entstandenen Wasserdefizites (z.b. im Einzugsgebiet der Spree und der Schwarzen Elster von ca. 7 Mrd. m³ Wasser) Einzugsgebiet (Fluss) Anzahl Tagebaurestlöcher Gesamtfläche Inhaltsvolumen Spree ha Mio. m³ Schwarze Elster ha 790 Mio. m³ Neiße ha 330 Mio. m³ 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 6 / 51

7 Segmente des 1. Wassersport Segeln, Surfen, Motorboote, Wasserski, Wasserwandern, Tauchen, Angeln, Trendsport, 2. Schifffahrt Fahrgastschiffe, Fährschiffe, 3. wasserbezogener Tourismus Wohnen/Urlaub am oder auf dem Wasser, Strand- /Badetourismus, 4. mit dem Wasser verbundene Segmente Industrietourismus (Aussichtspunkte, Förderbrücken, ), Themenmuseen, Großereignisse, 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 7 / 51

8 Seenprofile 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 8 / 51

9 Seenprofile 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 9 / 51

10 Seenprofile 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 10 / 51

11 Lausitzer Seengebiet 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 11 / 51

12 Lausitzer Seengebiet 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 12 / 51

13 Lausitzer Seengebiet - Wasserflächen Name Fläche See Umfang Fläche Insel(n) Umfang eff. Fläche Bärwalde [km 2 ] 12,81 [km] 18,66 [km 2 ] 0,07 [km] 1,72 [km 2 ] 12,74 Gräbendorf Greifenhain 4,59 9,71 8,96 17,13 0,45-2,65-4,14 9,71 Koschen Meuro 5,89 7,41 16,78 13,85-0,35-4,11 5,89 7,06 Sedlitz 12,97 27, ,97 Skado 9,75 18, ,75 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 13 / 51

14 Lausitzer Seengebiet Partwitzer See (vorn) Tagebau Meuro Ilse See (hinten) Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 14 / 51

15 Füllungsphase: Zuflüsse aus dem Grundwasser, Niederschlag, regelmäßige Abgabe bzw. Überleitung bei Hochwasser aus objektnahen Flüssen Q const. Q = f(t) 5 bis 10 Jahre je Tagebaurestloch 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 15 / 51

16 Tagebau Meuro künftiger Ilse See (8 km²) Flutung bis Fotos: LMBV GmbH Planung und Realisierung von insgesamt 71 Wasserbauwerken (Ein- und Auslaufkonstruktionen) 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 16 / 51

17 Tagebau Gräbendorf 1979 bergmännisch erschlossen m Mächtigkeit des Deckgebirges 1992 Beendigung Kohleförderung 1996 Beginn Fremdflutung Anbindung an Vorflut Mai 2007 Mai 1996 Fotos: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 17 / 51

18 Beanspruchungen - - Baugrund - Böschungen waren nach Beendigung des Bergbaus nicht ausgerichtet auf: dauerhafte Standsicherheit gegenüber Böschungsabbruch und Versagen auf geologische Schwächeschichten, eine Flutung der Tagebaue bei gleichzeitiger Verwahrung der unterirdischen Streckensysteme, der Windwellenbeanspruchung auf dem Niveau der zukünftigen Uferlinie, eine zukünftige Bebauung auf den Böschungen oberhalb der Wasserwechselzone. - Betrieb der Wasserspeicher Dauerstauziel vs. Vollstau - Gewöhnlicher Hochwasserrückhalteraum, Speicherlamelle für Wasserversorgung bestimmen Wasserspiegelunterschiede (1 9 m) - Wassergüte - Oberflächenwasser bis zu einer Tiefe von 0,5 m weist keine erhöhte Korrosionsbelastung auf - In abgeteuften Bohrungen wird i.d.r. Wasser mit einer erhöhten mittleren Korrosionsbelastung von ca. 0,5 mm/a gemessen. - ph-werte, Sulfatgehalt, Säurekapazität und Eisengehalt erfordern spezielle Betonrezepturen 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 18 / 51

19 Böschungsabbrüche Fotos: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 19 / 51

20 Winddaten durchgehende Messreihen seit Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 20 / 51

21 Übertragung der Winddaten von Land- auf Seefläche Windmessstationen Senftenberg und Lohsa II 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 21 / 51

22 Übertragung der Winddaten von Land- auf Seefläche 25,0 Mittelwerte der Geschwindigkeiten (SFB > 6m/s) aus den Richtungen W10, Wasser (SFB) [m/s] 20,0 15,0 10,0 5,0 W 10,SFB = 1,2 W 10, CB 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 W 10, Land (CB) [m/s] Beispiel: Senftenberger See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 22 / 51

23 Aufbereitung der Winddaten Extremwerte der richtungsbezogenen Windgeschwindigkeiten ausgewertet mittels Gumbel-Verteilung und trigonometrischer Interpolation (harmonische Analyse) 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 23 / 51

24 Ermittlung von Wellenparametern Analytische Seegangsvorhersageverfahren (SPM, Wagner) Numerische Simulationen mit SWAN Hm0 [m] Wind aus 315 (NW) Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 24 / 51

25 Flutung von Tagebaurestlöchern Hydrogeologisches Systembild einer Tagebauflutung Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 25 / 51

26 Versauerung von Tagebaurestlöchern Tagebau Bodenschichten, die vorher unter Luftabschluss waren, werden umgelagert/belüftet (Kippen) Eisensulfid (Pyrit od. Schwefelkies) tritt zusammen mit Kohlevorkommen auf chemische oder mikrobielle Oxidation ph-werte zwischen 2 und 4,5 (!) 1. Oxidation FeS 3,75 O 0,5 H O Fe 2SO H 2.Hydroxidbildung ( ) Fe + 3H O Fe OH + 3H = ( ) Eisenhydroxid Sulfat 4 Mol H Ionen 4 Mol Säure FeS 3,75 O 3,5 H O Fe OH 2SO 4H Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 26 / 51

27 Wellenversuche Hubert Engels - Labor Großer Wellenkanal Hannover (GWK) 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 27 / 51

28 GWK, Versuchsparameter signifikante Wellenhöhe H s = 0,5 m Peakperiode T p = 2,7 s Wassertiefen d 1 = 3,50 m d 2 = 4,25 m d 3 = 5,00 m rolliger Sand als Böschungsmaterial d 50 = 0,00035 m d 10 = 0,00019 m d 60 = 0,00038 m Ungleichförmigkeitsgrad U = d 60 / d 10 = 2 Wichte (trocken ; unter Auftrieb) γ = 26,4 kn/m³ γ = 16,4 kn/m³ Reibungswinkel φ = 32,0 ; φ = 10,5 (BIUG, 1996) Neigung der Ausgangsböschung m = 1; α = Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 28 / 51

29 GWK, Versuchsparameter Versuch - Ausgangs- Nr. böschung 1 trocken geschüttet 1 : m = 1 : 1 2 wie bei Vers. - Nr. 1 Belastungsart Belastungsdauer Belastungsparameter Einstau d = 3,50 m Wellenspektrum Σ = 8 h d = 3,50 m; T p = 2,7 s nach JONSWAP H s = 0,50 m 3 Endzustand Vers. - Nr. 2 Wellenspektrum nach JONSWAP Σ = 8 h d = 4,25 cm; T p = 2,7 s H s = 0,50 m 4 5 Endzustand Vers. - Nr. 3 Endzustand Vers. - Nr. 4 Wellenspektrum nach JONSWAP Wellenspektrum nach JONSWAP Σ = 12 h Σ = 8 h d = 5,00 m; T p = 2,7 s H s = 0,50 m d = 4,25 m; T p = 2,7 s H s = 0,50 m 6 Endzustand Vers. - Nr. 5 Wellenspektrum nach JONSWAP Σ = 8 h d = 3,50 m; T p = 2,7 s H s = 0,50 m 7 Endzustand Vers. - Nr. 6 Wellenspektrum nach JONSWAP Σ = 5 h d = 5,00 m; T p = 2,7 s H s = 0,50 m 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 29 / 51

30 GWK, Versuchsparameter 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 30 / 51

31 GWK, Versuchsergebnisse 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 31 / 51

32 Böschungsumbildung Ausgleichsneigung m A ρ ma = mϕ ' + 0,0625 ρ ρ Hm d50 > 500, d.h. A = 0,5 H d L H W m m S W 50 m ρ W = 1000 kg /m³ (Dichte Wasser) ρ S = 2650 kg / m³ (Gesteinsdichte) d 50[m] = Korndurchmesser bei 50% Siebdurchgang A Wagner (1996) 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 32 / 51

33 Böschungsumbildung Höhe der Klifffußes über dem Wasserspiegel h K h = K 1,81 m A H m L H m m Höhe der Riffkrone unter dem Wasserspiegel h R h R = H m 1 + 0,05 L H m m Wagner (1996) 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 33 / 51

34 Empfehlungen für die Böschungsausbildung Ausgleichsneigung in Hauptwindrichtung(en) - 1 : m A = 1 : 20 verbleibenden Windrichtungen - 1 : m A = 1 : 15 R Tagebaurestloch: Seefläche Maximale Wellenrückgriffweite ( Δh + 1,1 h + h ) m + h ϕ R= m R Reduzierung der Breite der Schutzzone am See auf R ist möglich K A Ü 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 34 / 51

35 - Bemessungsboote - Bootstyp 1 (Kreuzer, Kajütboot, Jolle) L = 6,45 m; B = 2,50 m; T = 1,25 m - Bootstyp 2 (Motorkreuzer, offenes Kielboot Jollenkreuzer, Kimmkielkreuzer) L = 9,00 10,00 m; B = 3,10 3,20 m; T = 1,40 1,50 m - Bootstyp 3 (Sportboot, Runaboats, Segel Dinghy) L = 4,73 m; B = 1,90 m; T = 0,80 m - Katamarane / Trimarane meist nicht berücksichtigt - Fahrgastschiffe mit L = 26,00 29,00 m; B = 5,40 5,60 m; T = 1,50 m - Überleiter - Verbindungskanäle - Einschnitttiefe: ca m; Wassertiefe: t min = 2,50 m, t max = 3,50 m - Bootstyp 1 (Kreuzer, Kajütboot, Jolle) L = 6,45 m; B = 2,50 m; T = 1,25 m - Schiffsschleusen Kammerschleusen mit Stemmtoren - Hubhöhen: ca. 2 5 m; Länge: 47,50 m bei 29,64 m Nutzlänge; Freibord: 1 m; lichte Kammerbreite: 6 m 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 35 / 51

36 - Lausitzer Seengebiet 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 36 / 51

37 Kanal zwischen Senftenberger- und Geierswalder See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 37 / 51

38 Kanal zwischen Senftenberger- und Geierswalder See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 38 / 51

39 Kanal zwischen Senftenberger- und Geierswalder See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 39 / 51

40 Kanal zwischen Senftenberger- und Geierswalder See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 40 / 51

41 Geierswalder See 45 Liegeplätze 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 41 / 51

42 Bärwalder See - Uhyst 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 42 / 51

43 Bärwalder See 2007 Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 43 / 51

44 Bärwalder See Hafen Klitten Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 44 / 51

45 Schwimmstege - Wellenbelastung 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 45 / 51

46 Hafenbecken Zwenkauer See BAB 38 Elsterstausee / Cospudener See Belantis Stadt Leipzig Stadt Markkleeberg geplanter Zwenkauer See Hafenbecken Störmthaler See Stadt Zwenkau B 186 Weiße Elster B 2 geplanter Tgb.-See Absetzer 13 Stadt Böhlen 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 46 / 51

47 Hafenbecken Zwenkauer See 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 47 / 51

48 Hafenbecken Zwenkauer See erweiterte Vorplanung 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 48 / 51

49 Hafenbecken Zwenkauer See Funktionsanalyse Mittelpier Pierkopf Mole (West) Landzunge (Mole Ost) Kai West Hafenbecken West Hafenbecken Ost Pier Ostwand (Kai Mittelpier) Sliprampe Kai Waschplatz Kai Süd Kai Stadtplatz Kai Segelschule Kai Vorfeld 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 49 / 51

50 Hafenbecken Zwenkauer See Ausstattung, Mengenbilanz Tankstelle, Waschplatz Slipanlage Stegbeleuchtungen Versorgungssäulen für Strom Versorgungssäulen für Wasser Fäkalienabsaugeinrichtung Bilgenwasserabsaugeinrichtung Verklappungsraum für Chemie-WC Müllplätze für Steganlagen Rettungssäulen mit Rettungseinrichtungen Kran Aushub ca m³ Verfüllung ca m³ Fehlmenge ca m³ Spundwände ca t Verpressanker und pfähle ca. 185 Stück Stahlbetonholm ca. 250 m³ Korrosionschutzbeschichtung ca m² Stahlrohrdalben 28 Stück 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 50 / 51

51 Vielen Dank für Ihr Interesse! Quelle: LMBV GmbH 5. Sportboothafen-Forum, Tagebaufolgelandschaften wassertouristische Fragestellungen 51 / 51