Leibniz Universität Hannover Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie. Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen

Transkript

1 Ingenieurkammer Niedersachsen Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen von: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann Leibniz Universität Hannover Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Franzius-Institut 1

2 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) 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 12

13 Sturmflut in Norddeutschland

14 Sturmflut in Norddeutschland

15 15

16 Küstenschutzmaßnahmen - Deiche 16

17 Versuchsfreifläche Marienwerder (ca m 2 ) z.b. Laboruntersuchungen am Modelldeich: Messausrüstung 17

18 Errichtung und Betrieb von Sperrwerken 18

19 Großer Wellenkanal (GWK) in Hannover (Weltweit größte Versuchseinrichtung ihrer Art) L=307m, B=5m, T=7m, Wassertiefe: max. 5m 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) 19

20 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 Druckschlagbelastung auf Monopiles infolge brechender Wellen Transmission- und Dissipationscharakteristik aufgelöster Strukturen (Wavescreens) durch Extremwellen

21 Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Leichtweiß-Instituts 21

22 Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen 22

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

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

25 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) 25

26 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

27 MWK & DFG Großforschungsgerät 3D-Wellenmaschine und PIV/PTV Messsystem zur Simulation von natürlichem kurzkämmigen Seegang und Analyse der Fluid/Struktur Wechselwirkungen Bestehende 2D-Wellenmaschine (5 Elemente) Tiefteil? 40m 24m PIV/PTV Messsystem Grundlagenorientierte Forschung im Küsteningenieurwesen Messung und Vorhersage hydro- und morphodynamischer Transportprozesse erosionsgefährdeter Küsten Ganzheitliche Bemessung und Betrieb von OWEA und realitätsnahen Seegangsbelastung Simulation des Wellenauflaufs und -überlaufs an Küsten- und Hafeninfrastrukturen zur Weiterentwicklung von Bemessungskonzepten (Seedeiche, Kaianlagen) Verbesserung der Analyse des Auflauf (Run-up) von Tsunamis in urbanen Küstengebieten (Fluid/Struktur) 3D-Wellenmaschine 27

28 Ingenieurkammer Niedersachsen Sturmfluten und Küstenschutz: Herausforderungen für Küsteningenieure gestern, heute und morgen von: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann Leibniz Universität Hannover Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Franzius-Institut 28