Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken

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Gesche Ackermann
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1 Leichtweiß-Institute for Hydraulic Engineering and Water Resources Department for Hydromechanics and Coastal Engineering Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken A. Strusińska-Correia, A. Kortenhaus, H. Oumeraci, F. Thorenz, H. Blum 9. FZK Kolloquium

2 Motivation Insel Wangerooge Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 2

Motivation Problem: Wegen umfangreicher Schäden plant das WSA Wilhelmshafen die Umgestaltung der Deckwerke im Westen der Insel Bei der

hinter dem Deckwerk sind nur sehr eingeschränkt vorhanden Lösung: Untersuchungen zu Erosionsvorgängen im Übergangsbereich Deckwerk-Düne

Wellenüberlauf auf befestigte Deckwerke qualitative Bestimmung der Erosionsrate von Dünenkörpern oberhalb von befestigten Deckwerken

3 Motivation Problem: Wegen umfangreicher Schäden plant das WSA Wilhelmshafen die Umgestaltung der Deckwerke im Westen der Insel Bei der Planung werden aktuelle Erkenntnisse zur Belastung (Wasserstand und Seegang) berücksichtigt Grundlagen für die Bemessung der Erosion hinter dem Deckwerk sind nur sehr eingeschränkt vorhanden Lösung: Untersuchungen zu Erosionsvorgängen im Übergangsbereich Deckwerk-Düne sowie an der Düne durch LWI / FZK (Quelle: NLWKN, 2008) Vorgehensweise: kleinmaßstäbliche (1:15) Versuche im LWI: Wellenauflauf und Wellenüberlauf auf befestigte Deckwerke qualitative Bestimmung der Erosionsrate von Dünenkörpern oberhalb von befestigten Deckwerken großmaßstäbliche (1:3) Versuche im GWK Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 3

4 Deckwerksprofile und Seegang Profile SW2, SW4 1:0,025 37,8m / 40,48m 8,05m / 8,55m H m0 = 3,0-3,2 m T m-1,0 = 10,2-10,8 s Θ = 0-20 H m0 = 3,2-3,3 m T m-1,0 = 10,8-11,4 s Θ = 0 NW4 Profile W3, W4, W5 1:38,2 1:25 67,67m / 67,92m / 68,30m 10,15m / 10,25m / 10,40m Profile NW2, NW3, NW4 1:25 59,37m / 59,81m / 61,13m 8,80m / 8,90m / 9,20m H m0 = 2,1-2,4 m T m-1,0 = 8,5-9,6 s Θ = (Quelle: WSA WHV) Westkopf der Insel Wangerooge Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 4

Versuchsaufbau Versuche ohne Düne Wellenmaschine

WP2 WP5 WP6 WP9 WP10 WP13 RWS ADV 0,60 m Vorstrand 0,24 m

m 7,61 m unterschiedlich Experimentelle Untersuchungen zur

5 Versuchsaufbau Versuche ohne Düne Wellenmaschine Wellenüberlaufbehälter auf einer Waage Wellenabsorber WP1 WP2 WP5 WP6 WP9 WP10 WP13 RWS ADV 0,60 m Vorstrand 0,24 m Deckwerk 0,66 m 58,06 m 1,86 m 10,30 m 1,55 m 1,45 m 66,27 m 7,61 m unterschiedlich Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 5

Versuchsaufbau Versuche mit Düne Wellenmaschine Düne in einer

WP9 WP10 WP13 RWS ADV Düne 0,34 m 0,60 m Vorstrand 0,24 m

unterschiedlich 66,27 m 7,61 m 2,44 m Experimentelle

6 Versuchsaufbau Versuche mit Düne Wellenmaschine Düne in einer Sandkiste auf Unterkonstruktion Wellenabsorber WP1 WP2 WP5 WP6 WP9 WP10 WP13 RWS ADV Düne 0,34 m 0,60 m Vorstrand 0,24 m Deckwerk 0,66 m 58,06 m 1,86 m 10,30 m 1,55 m 1,45 m unterschiedlich 66,27 m 7,61 m 2,44 m Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 6

Versuchsprogramm Versuche mit Düne Versuche ohne Düne Maßstab 1:15 1:15 Sand nicht skaliert SW2, SW4

1:1 Neigung mit Versatz und 1:1 Neigung ohne Versatz mit 1:3 Neigung Sandparameter - d 50 = 0,14 mm;

Düne ohne Versatz mit 1:1 Neigung Düne mit Versatz und 1:1 Neigung Düne ohne Versatz mit 1:3 Neigung

7 Versuchsprogramm Versuche mit Düne Versuche ohne Düne Maßstab 1:15 1:15 Sand nicht skaliert SW2, SW4 - Deckwerksprofil W3, W4, W5, W-Variante 2 W3 NW2 NW2, NW-Variante 2 Dünenvariante - ohne Versatz mit 1:1 Neigung mit Versatz und 1:1 Neigung ohne Versatz mit 1:3 Neigung Sandparameter - d 50 = 0,14 mm; 0,27 mm unterschiedliche Sandverdichtung Wellen Jonswap-, Naturspektrum Naturspektrum, regelmäßig Düne ohne Versatz mit 1:1 Neigung Düne mit Versatz und 1:1 Neigung Düne ohne Versatz mit 1:3 Neigung Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 7

8 Dünenerosion d 50 =0,14 mm mittlere Verdichtung W-Repr. (0,09 l/s/m) NW-Var.2 (39 l/s/m) 1:1 mittlere Verdichtung starke Verdichtung 1:1 mit Versatz mittlere Verdichtung mittlere Verdichtung mittlere Verdichtung starke Verdichtung 1:3 Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 8

9 Zusammenfassung Wellenüberlaufraten über das Deckwerk (ohne Düne) durch PC Overtopping sehr gut abzubilden. Prozesse der Dünenerosion werden kleinmaßstäblich qualitativ plausibel abgebildet, kaum Unterschiede zwischen verschiedenen Sanden und Verdichtung. In den kleinmaßstäblichen Versuchen keine Kolkbildung am Übergang Deckwerk-Düne feststellbar. Quantifizierung der Erosion ist in diesem Maßstab (1:15) nicht möglich großmaßstäbliche Versuche im GWK (1:3) notwendig. Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 9

10 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Experimentelle Untersuchungen zur Erosion oberhalb von Dünendeckwerken 9. FZK-Kolloquium Folie 10

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