Ingenieurkammer Niedersachsen Meeresspiegelanstieg, Sturmfluten und Küstenschutz - Was Ingenieure am Strand und im Hafen machen?

Transkript

1 Ingenieurkammer Niedersachsen Meeresspiegelanstieg, Sturmfluten und Küstenschutz - Was Ingenieure am Strand und im Hafen machen? Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann Leibniz Universität Hannover Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Franzius-Institut 1

2 Die Niederlande Fläche: km² Einwohner: 16,5 Mio. (2009) - 25% Land <0m NN - 50% Land <1m über 0m NN km Deichlänge 2

3 Die Niederlande Fläche: km² Einwohner: 16,5 Mio. (2009) - 25% Land <0m NN - 50% Land <1m über 0m NN km Deichlänge zum Vergleich Niedersachsen Fläche: km² Einwohner: ca. 8 Mio. (2009) - 14% der Fläche ist durch Sturmflut gefährdet km Deichlänge 3

4 Sturmflut in den Niederlanden Wellenangriff Maximale Windgeschwindigkeiten bis 180 km/h Sturmflutwasserstand Vlissingen: 4,55m NN Deichüberströmung 4

5 Sturmflut in den Niederlanden

6 Sturmflut in den Niederlanden

7 Sturmflut in den Niederlanden

8 Sturmflut in den Niederlanden

9 Sturmflut in den Niederlanden

10 DELTAPROJEKT (nach Sturmflut 1953) Maeslantkering, NL Sturmflutbauwerk Oosterschelde, NL 10

11 Sturmflutgefährdung des Küstenhinterlands an der Deutschen Nordseeküste Überflutungsgebiete infolge der Weihnachtsflut von 1717 ( ) 11

12 Abschätzung des Überflutungsrisikos infolge Sturmfluten an der Nordseeküste height above mean sea level North Sea Germany Niedersachsen Fläche: km² Einwohner: ca. 8 Mio. (2009) - 14% der Fläche ist durch Sturmflut gefährdet km Deichlänge 12

13 Sturmflut in Norddeutschland Die Sturmflut von 1962 sorgte für erhebliche Schäden an der deutschen Nordseeküste und an den Unterläufen von Elbe und Weser. Insgesamt waren 340 Tote zu beklagen. An der deutschen Nordseeküste und in den Flussläufen von Elbe und Weser und ihren damals noch ungesicherten Nebenflüssen wurden hohe, vorher nicht beobachtete Wasserstände erreicht. Infolge der noch nicht ausreichend erhöhten Deiche kam es zu schweren Schäden und zahllosen Deichbrüchen im Binnenland, wohingegen die Seedeiche trotz schwerer Schäden bis auf wenige Ausnahmen den Fluten stand hielten. Außergewöhnlich schwer betroffen waren die Großstädte Hamburg und Bremen. In Hamburg wurde vor allem der Stadtteil Wilhelmsburg durch Deichbrüche in Mitleidenschaft gezogen. 13

14 Sturmflut in Norddeutschland

15 15

16 Küstenschutzmaßnahmen - Deiche Deich in NL: Hondsbossche Zeewering 16

17 Errichtung und Betrieb von Sperrwerken 17

18 Großer Wellenkanal (GWK) in Hannover (Weltweit größte Versuchseinrichtung ihrer Art) L = 307m, B = 5m, T = 7m, Wassertiefe: max. 5 m Simulation von Seegang, Brechungsvorgänge Sedimenttransport Tsunamiforschung, Run-up und Struktur-Interaktionen Deiche und Deckwerke (Prototypen) Wellenbrecher (Infrastrukturen) Meerestechnische Konstruktion Offshore-Strukturen (OWEA), Gründungen Zylindrische Bauteile im See- und Hafenbau Pipelines, Auskolkungen Wellenenergiekonverter (Strömungskraftwerke) 18

19 Transmission- und Dissipationscharakteristik aufgelöster Strukturen (Wavescreens) durch Extremwellen ForschungsZentrumKüste (FZK) Gemeinsame zentrale Einrichtungen der LUH und der TU BS 3, ,00 Container I Container IV Container V Wavegauge 5,00m 7,00 2,50 4,20 0,00 SWL +4,50 1 : 20 +2,00 1 : 20 Dipl.-Ing.G.BERGMANN BERGMANN 1 : 6 4,00 55,0m 40,0m 97,0m 90,0m 25,0m Testläufe mit geotextilen Sandcontainern

20 Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Leichtweiß-Instituts 20

21 Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen 21

22 Fakten (1): Struktur globaler Temperatur Trends ( ) und mittlere jährliche globale Temperatur ( ) Quelle: IPCC Working Group I Technical Summary,

23 Fakten (2): Jährliche mittlere globale Meeresspiegelhöhe (Bezug zum Mittelwert ) Quelle: IPCC Working Group I Technical Summary,

24 Fakten (3): Extreme Sturmflutereignisse in der Nordsee HN-Sturmflutmodel TRIMGEO und Nordsee Modelbathymetrie (Isolinien) sowie 196 küstennahe Stationen in 10m Wassertiefe Projektionen für vs Signifikanter Anstieg von Anzahl und mittlerer Dauer von extremen Sturmfluten Deutsche Bucht bis Dänemark Erhöhung Sturmflutwasserstand (nur Windstau) um 20-30cm (+20%) Zusammen mit MSL (ca. 40cm) erzeugt Erhöhung insgesamt von 60-70cm Quelle: Woth, K., Weisse, R. and H. v. Storch. Climate change and North Sea storm surge extremes: an ensemble study of storm surge extremes expected in a changed climate projected by four different regional climate models, Ocean Dynamics (2006) 56: 3 15 Berechnungen ohne Springtiden, säk. Anstieg, Seegang (Wellenauflauf) 24

25 Fakten (4): Extreme Sturmflutereignisse für CUX und HH Szenarien der Erhöhung der mittlerer maximaler Sturmflutwasserstände in Bezug zu beobachteten Datenreihen im Zeitraum für Cuxhaven und Hamburg (MSL: +9cm für 2030 und cm für 2085) Quelle: Grossmann, I.; Woth, K.; Storch, H. v.; Localization of global climate change: Storm surge scenarios for Hamburg in 2030 and 2085, Die Küste Nr.71, 2007, S

26 MWK & DFG Großforschungsgerät 3D-Wellenmaschine und PIV/PTV Messsystem zur Simulation von natürlichem kurzkämmigen Seegang und Analyse der Fluid/Struktur Wechselwirkungen FINANZIERUNG (2,4 MIO. EURO) DURCH MWK UND DFG BECKENDATEN: Abmessungen: 25 m x 40 m, max. d = 1,0 m max. Wellenhöhe: 47 cm (RW) MÖGLICHE WELLENFELDER (ZWISCHEN 5 UND 175 GENERIERBAR)

27 MWK & DFG Großforschungsgerät 3D-Wellenmaschine und PIV/PTV Messsystem zur Simulation von natürlichem kurzkämmigen Seegang und Analyse der Fluid/Struktur Wechselwirkungen Feierliche Inbetriebnahme am 22. Juli 2011

28 Leibniz Universität Hannover Studium an der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Masterstudiengänge Konstruktiver Ingenieurbau (4 Sem.) Wasser-, Umwelt- und Küsteningenieurwesen (4 Sem.) Computergestützte Ingenieurwissenschaften (4 Sem.) Geodäsie und Geoinformatik (4 Sem.) Geotechnik und Infrastruktur im Bauwesen (4 Sem.) Water Resources & Environmental Mngment. (4 Sem.) Neu: Windenergie-Ingenieurwesen (4 Sem.) Neu: Navigation und Umweltrobotik (4 Sem.) Bachelorstudiengänge: Bau- und Umweltingenieurwesen (6 Sem.) Computergestützte Ingenieurwissenschaften (6. Sem.) Geodäsie und Geoinformatik (6 Sem.) 28

29 Ingenieurkammer Niedersachsen Meeresspiegelanstieg, Sturmfluten und Küstenschutz Was Ingenieure am Strand und im Hafen machen? Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann 29