Wohin gelangen die mit dem Oberwasser in das Ästuar eingetragenenschwebstoffe? Ein Beitrag zur Schwebstoffdynamik und zur Verweilzeit des Oberwassers

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Ulrich Goldschmidt
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1 Wohin gelangen die mit dem Oberwasser in das Ästuar eingetragenenschwebstoffe? Ein Beitrag zur Schwebstoffdynamik und zur Verweilzeit des Oberwassers BAW - DH / K3 Folie-Nr. 1 Plüß - Kahlfeld - Stammermann Dr.-Ing. A. Plüß Dr.-Ing. A. Kahlfeld Dipl.-Ing. R. Stammermann

2 Transport einer Schwebstoffwolke vom Wehr bis zur Mündung: Elbe (Geesthacht / Cuxhaven) Weser (Hemelingen/ Bremerhaven) Numerischer Systemversuch: Zugabe einer konzentrierten Schwebstoffwolke am Wehr, ohne Aufnahme von Bodensedimenten und ohne Zufuhr von Schwebstoffen aus der Nordsee/DB BAW - DH / K3 Folie-Nr. 2 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

3 Verfeinertes 3D-Modell der Nordsee, der Deutschen Bucht und der deutschen Ästuare Ems, Jade, Weser und Elbe Knoten ab ? dt = 1 Min, Zeit 1:1 dz = 2,5 m bis NN-20m mit Salztransport Ohne Sedimentvorbelegung des Bodens Ohne Schwebstoffverteilung in der Nordsee BAW - DH / K3 Folie-Nr. 3 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

4 Siebdurchgang [%] Ton Schwebstoff-Sedimentverteilung am Wehr Schluff Sand 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Korndurchmesser [mm] Numerischer Systemversuch: Steine Kies Zeitraum (UVU-Elbe) Oberwasser: Elbe ~ 800 m 3 /s (MQ 26/01 = 708 m 3 /s) Weser ~ 650 m 3 /s (MQ 41/75 = 324 m 3 /s) Sedimentzugabe: t * in 2,5 Std Keine Resuspension (Boden) Kein Sedimenteintrag aus Nordsee/DB * Die einmalige Einleitung von rd t entspricht i. e. der durch das OW in 3-4 Wochen eingetragenen Menge BAW - DH / K3 Folie-Nr. 4 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

5 Animation der Schwebstoffverteilung in der Elbe Geesthacht bis Schulau (0-20mg/l) Blankenese bis Kollmar (0-20mg/l) Kollmar bis Cuxhaven (0-10mg/l) BAW - DH / K3 Folie-Nr. 5 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

6 Animation der Schwebstoffverteilung in der Weser Hemelingen bis Farge (0-20mg/l) Farge bis Bremerhaven (0-20mg/l) Seewärts Bremerhaven (0-10mg/l) BAW - DH / K3 Folie-Nr. 6 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

7 BAW - DH / K3 Folie-Nr. 7 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

8 OW ~ 800 m 3 /s BAW - DH / K3 Folie-Nr. 8 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

9 BAW - DH / K3 Folie-Nr. 9 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

10 OW ~ 650 m 3 /s BAW - DH / K3 Folie-Nr. 10 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

11 Veränderung der Schwebstoffzusammensetzung Schwebstoff-Sedimentverteilung ELBE 100 Ton Schluff Siebdurchgang [%] Entmischung Sand Kies Steine EP1 Elbe km ,0 Std EP2 Elbe km ,0 Std EP3 Elbe km ,0 Std EP4 Elbe km ,5 Std 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Korndurchmesser [mm] BAW - DH / K3 Folie-Nr. 11 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

12 Fazit zur Ausbreitung einer Schwebstoffwolke: Weser Wehr Mündung rd km Zeitraum: 4 Tage (> 1 mg/l) bis 11,5 Tage (<1 mg/l) Elbe Wehr Mündung rnd km Zeitraum:14 Tage (> 1 mg/l) bis rund 30 Tage (<1 mg/l) Starke Verdünnung: mg/l bis < 1 mg/l Ein Maximum im Oberlauf (Wehr) Mehrere Maxima --> Verteilung im Mündungsbereich Entmischung der Fraktionen zum Feinsten (Ton) Aber: der Zeitraum ist abhängig vom OW BAW - DH / K3 Folie-Nr. 12 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

13 Änderungen der Salzgehalte im Mündungsbereich der Elbe durch das August-Hochwasser 2002 Motivation: Kalibrierungslauf zum Schwebstofftransport, da Salz in erster Näherung Schwebstoff ohne Sinkgeschwindigkeit ist und an mehreren Stellen (dauerhaft) gemessen wird. BAW - DH / K3 Folie-Nr. 13 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

14 Animation der Salzverteilung im Mündungsbereich der Elbe bis Helgoland BAW - DH / K3 Folie-Nr. 14 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

15 Salzgehaltsverteilung zwischen Helgoland und der Weser-/Elbemündung normales OW der ELBE BAW - DH / K3 Folie-Nr. 15 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

16 Salzgehaltsverteilung zwischen Helgoland und der Weser-/Elbemündung OW: HHQ 2002 der ELBE BAW - DH / K3 Folie-Nr. 16 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

17 ±4-6 psu BAW - DH / K3 Folie-Nr. 17 Plüß - Kahlfeld - Stammermann LZ5 = Scharhörn

18 ±12-14 psu BAW - DH / K3 Folie-Nr. 18 Plüß - Kahlfeld - Stammermann LZ5 = Scharhörn

19 CTD_1 LZ_5 LZ_4 LZ_2 LZ_3 LZ_1 BAW - DH / K3 Folie-Nr. 19 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

20 BAW - DH / K3 Folie-Nr. 20 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

21 Fazit: Gute Berechnung der Salzgehalte für normale Verhältnisse Gute Reproduktion HHQ_2002 in der Elbe Wichtiger Kalibrierungslauf für normale und extreme Oberwassersituationen BAW - DH / K3 Folie-Nr. 21 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

22 NASA, VisibleEarth BAW - DH / K3 Folie-Nr. 22 Plüß - Kahlfeld - Stammermann

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