Alternative technisch-biologische Ufersicherung am Beispiel der Weser bei Stolzenau

Transkript

1 zurück zum Inhaltsverzeichnis Alternative technisch-biologische Ufersicherung am Beispiel der Weser bei Stolzenau zur Kurzfassung Hydraulische und geotechnische Aspekte Dr.-Ing. Renald Soyeaux, Dipl.-Ing. Petra Fleischer BAW-Kolloquium Wasserstraßen: Verkehrsweg und Lebensraum in der Kulturlandschaft in Karlsruhe am 16. Oktober 2008

2 Gliederung (1) F & E - Projekt (2) Geotechnik + Hydraulik der Versuchsstrecke Stolzenau / Weser - Situation (Lage, Untergrund, Hydrologie) - Maßnahmen - Verkehrsbeobachtung - HN-Modellierung - hydraulische Belastungen

3 F & E - Projekt: Allgemeines Beteiligte Geotechnik BAW BAW --G 4 Erdbau Erdbau und und Uferschutz BfG BfG --U 3 Landschaftspflege, Vegetationskunde Vegetation + + Hydraulik BAW BAW --W 4 Schiff/ Schiff/ Wasserstraße Naturuntersuchungen BfG BfG --U 4 Tierökologie Fauna

4 F & E - Projekt: Allgemeines Veranlassung Merkblätter MAR - Regelbauweisen MAK - Kornfilter MAG - Geotextil MAV - Verguss Technische Ufersicherungen Richtlinien TLW - Technische Lieferbed. WBSt DIN EN Wasserbausteine Berechnung GBB (BAW-Mitt. Nr. 87) - Bemessung Böschungssicherungen

5 F & E - Projekt: Allgemeines Veranlassung Merkblätter MAR - Regelbauweisen MAK - Kornfilter MAG - Geotextil MAV - Verguss Alternative Ufersicherungen Versuchsstrecken AG Neckar - Böschungssicherungen Projekte (z.b.) UHW - Untere Havel-WStr Technische Ufersicherungen Richtlinien TLW - Technische Lieferbed. WBSt DIN EN Wasserbausteine F & E Berechnung GBB (BAW-Mitt. Nr. 87) - Bemessung Böschungssicherungen Naturschutz (z.b.) FFH - Flora-Fauna-Habitat NSG - Naturschutzgebiete LSG - Landschaftsschutzg. Gesetze (z.b.) WRRL - WasserrahmenRL

6 Vorgehen F & E - Projekt: Allgemeines (1) Umfrage zu WSV-Versuchsstrecken (2004/05) (2) Literaturrecherche - international ( 2005) (3) Besichtigung von Versuchsstrecken (2004 ) ca. 160 Strecken 1. Bericht Mai 2006 www: BAW Fachportal (4) Detailuntersuchungen in ausgewählten Abschnitten (2005 ) - Stolzenau/Weser - Mittellandkanal - Walsum-Stapp/Rhein - Ketzin/Untere Havel-Wasserstraße 2. Bericht Stolzenau/Weser 10 / 2008 Alternative, technisch-biologische Ufersicherungen an Binnenwasserstraßen (5) Einrichtung neuer Versuchsstrecken (Idee) (6) Ausarbeitung von Empfehlungen (Ziel) Anwendungsgrenzen!

7 Stolzenau / Weser: Situation Lage der Versuchsstrecke Weser Stolzenau Stauhaltung Landesbergen Versuchsstrecke Weser-km 241, ,300

8 Stolzenau / Weser: Situation Zustand 1988 Zustand des Ufers vor der Maßnahme, kurz nach der Maßnahme Zustand 1989 Starke Beweidung Zustand 2006 Erster Bewuchs Weidengebüsch und heute

9 Stolzenau / Weser: Maßnahmen Planungsabschnitte und Maßnahmen Ufer (750 m) - entsteint - abgeflacht - Deckwerk belassen

10 Stolzenau / Weser: Maßnahmen Planungsabschnitte und Maßnahmen Ufer (750 m) - entsteint - abgeflacht - Deckwerk belassen + Alternative technisch-biologische Ufersicherung + Initialbepflanzung Vortrag Frau Bauer

11 Geometrie Geometrie Böschungsneigung, Böschungsneigung, Wassertiefe, Wassertiefe, Freibord, Freibord, Besonderheiten, Besonderheiten, Geotechnische Geotechnische Randbedingungen Randbedingungen Bodenart, Bodenart, Lagerungsdichte, Lagerungsdichte, Konsistenz, Konsistenz, Grundwasser, Grundwasser, Stolzenau / Weser: Vorgehen Vegetation Vegetation Pflanzenarten, Pflanzenarten, -vielfalt, -vielfalt, Zustand, Zustand, Fauna Fauna BAW-BfG Tierarten, Tierarten, -vielfalt, -vielfalt, WSÄ + Vergabe Schiffsbelastung Schiffsbelastung Anzahl Anzahl der der Schiffe, Schiffe, Geschwindigkeit, Geschwindigkeit, Abstand Abstand vom vom Ufer, Ufer, v zul =12km/h Hydraulische Hydraulische Einwirkungen Einwirkungen Wellenhöhen, Wellenhöhen, Absunk, Absunk, Strömungsgeschwindigkeiten, Untersuchungen Zustandsveränderungen Fotos Fotos + Befragung: Befragung: Schäden, Schäden, Abbrüche, Abbrüche, Umlagerungen, Umlagerungen,......

12 Stolzenau / Weser: Untergrund Bodenaufschlüsse Bohrungen Juni x Ø 50 mm We-km 242,000

13 Stolzenau / Weser: Untergrund Bohrungen Juni x Ø 50 mm We-km 242,000 Bodenaufschlüsse Kornverteilungslinien BS_001 BS_003 BS_005 BS_001 BS_002 BS_004 Schluffe Weserkies

14 Stolzenau / Weser: Untergrund Bodenaufschlüsse Schluffe + Sande Boden B4 nach /MAR 2008/ Bohrprofile Kiese Boden B1 nach /MAR 2008/ Bodenmechanische Kennwerte Effektiver Reibungswinkel Φ [ ] Effektive Kohäsion c [kpa] Wichte unter Auftrieb γ [kn/m 3 ] Durchlässigkeitsbeiwert k [m/s] Schicht 1 GOK bis NN + 26,5 m Schluffe und Sande B4 (nach /MAR 2008/) Schicht 2 NN + 26,5 m bis NN + 20,0 m Kiese B1 (nach /MAR 2008/)

15 Stolzenau / Weser: Hydrologie Wasserstände We-km 241,800, rechtes Ufer (Wasserstände vom Pegel Stolzenau We-km 243,400) MW MNW 11/1988 bis 8/2006 Überflutungstage HHW HSW

16 Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Verkehrsbeobachtung, Messung der hydraulischen Belastung Prinzip Schiffsgeschwindigkeit Schiffsabstand vom Ufer RADAR 2 3 Druckmessdosen 1 Strömungsmesssonde Registrierung der Schiffe an nächstliegender Schleuse durch RZ Minden

17 Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Verkehrsbeobachtung 2005 Messzelt Messstrecke rechtes Ufer Güterschiff linkes Ufer Radargerät Radarbildschirm Zustand

18 Phänomen Wechselwirkung Schiff / Wasserstraße Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Wasserspiegelanspannung vor dem Bug Gb_100 voll, böschungsnah am WDK-km 44,600 Schraubenstrahl Absunkmulde Wiederauffüllungsströmung Heckquerwelle = Rollbrecher

19 Phänomen Wechselwirkung Schiff / Wasserstraße Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung 0.9 Bugstau Razet Heckquerwelle HSDD Wasserspiegelanspannung vor dem Bug Gb_100 voll, böschungsnah am WDK-km 44,600 Wassertiefe [ m ] Wellenschlag Primärwelle :31:0 15:31:3 15:32:0 15:32:3 15:33:0 Zeit Sekundärwellen Absunk Schraubenstrahl Bemessungswellenhöhe Absunkmulde Wiederauffüllungsströmung Heckquerwelle = Rollbrecher

20 Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Ergebnisse Flottenstruktur Schiffsgeschwindigkeiten Schiffe total (in 7,5 Tagen) 72 Güterschiffe MS, ES, TMS 8 Schubverbände SV 68 Sportboote 6 Fahrgastschiffe FGS 2 WSA-Boote Häufigkeit Güter Mittel: 10,5 km/h Talfahrer Bergfahrer Mittel: 12,7 km/h Schiffsgeschwindigkeit [km/h] Häufigkeit Zustand 0 häufigste Geschwindigkeit km/h Mittel: 16,4 km/h schnell Sportboote Sport extrem schnell Bootsgeschwindigkeit [km/h] Max(Berg) = 14 km/h Max(Tal) = 17 km/h 42 km/h 57 km/h

21 Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Ergebnisse Primärwellen Bergfahrer Talfahrer absolute Häufigkeit [-] < 0,05 0,05 - < 0,1 0,1 - < 0,15 0,15 - < 0,2 0,2 - < 0,25 0,25 - < 0,3 0,3 - < 0,35 0,35 - < 0,4 0,4 - < 0,45 0,45 - < 0,5 0,5 - < 0,55 0,55 - < 0,6 0,6 - < 0,65 Klassen der Heckwellenhöhe [m] Sekundärwellen ,00-<0,02 0,02-<0,04 0,04-<0,06 0,06-<0,08 0,08-<0,10 0,10-<0,12 0,12-<0,14 0,14-<0,16 0,16-<0,18 >0,18 Wellenbereiche [m] Güterschiffe (Anzahl: 50) Sportboote (Anzahl: 54) Absolute Häufigkeit ca. 20 cm ca. 10 cm Güterschiffe 30 cm cm 64 cm: TMS leer, 14,7 km/h zu Tal

22 Stolzenau / Weser: Verkehrsbeobachtung Ergebnisse Uferabstände 18 Talweg Lage der Messsonde m: Güterschiff + Sportboot häufig Absolute Häufigkeit linkes Ufer m: nächste Güterschiff m: Sportboot extrem 3 rechtes Ufer = Seite mit Versuchsstrecke!! Güterschiffe (Anzahl: 50) Sportboote (Anzahl: 54) , ,4 80,4 75,4 70,4 65,4 60,4 55,4 50,4 45,4 40,4 35,4 0,0 Abstand zum linken Ufer [m] Abstand zur Messsonde [m]

23 Stolzenau / Weser: HN-Modellierung Beispiel- Querschnitt Rauheitsbereiche k Ufer,links k Ufer,rechts k Fluss

24 Stolzenau / Weser: HN-Modellierung Mittlere Streifenströmungsgeschwindigkeiten Beispiel- Querschnitt Wsp 26,6 [NN + m] 5 m Uferstreifen Rauheitsbereiche k Ufer,links k Ufer,rechts k Fluss mittl. Streifen-Strömungsgeschwindigkeit [m/s] 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Wsp 29,0 [NN + m] Wsp 28,5 [NN + m] Wsp 28,0 [NN + m] Wsp 27,5 [NN + m] Wsp 27,0 [NN + m] Wsp 26,6 [NN + m] BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Abstand Ilmenau vom Nullpunkt links [m] Position der Messsonden

25 zurück zum Inhaltsverzeichnis Ergebnisse am Ufer mit Maßnahmen Stolzenau / Weser: hydraulische Belastungen Wasserspiegelhöhe [NN + m] 29,50 29,00 28,50 28,00 27,50 27,00 Strömungsgeschwindigkeit... v Fließ im rechten, ufernahen Streifen im rechten, ufernahen Streifen HSW zur Kurzfassung Schubspannung... τ 26,50 We-km 242,100 26,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 mittl. Streifen-Strömungsgeschwindigkeit v m [m/s 2 ] bzw. mittl. Streifen-Schubspannung τ m [N/m 2 ] Größe Symbol Einheit Mittelwert Maximum Schiffstyp Fluss- hydraulik Strömungsgeschwindigkeit v Str [m/s] - 1,00 Schubspannung τ [N/m 2 ] - 6,00 Rechnung: HN-Modell Schifffahrt Schifffahrt v rück [m/s] 0,34 0,70 Güterschiffe Absunk H* u,h [m] 0,14 0,39 - " - Heckwellenhöhe H u,heck [m] 0,15 0,64 - " - Rückströmungsgeschwindigkeit Sekundärwellenhöhe H sek [m] 0,08 0,41 Sportboote 0,06 0,18 Güterschiffe Messung: Verkehrsbeobachtung