Untersuchung zur Wirkung von Flutraumvergrößerungen im Rahmen des Tideelbe-Konzeptes

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Calvin Brinkerhoff
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Untersuchung unterschiedlicher Maßnahmen im Hamburger

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1 Untersuchung zur Wirkung von Flutraumvergrößerungen im Rahmen des Tideelbe-Konzeptes Ein Werkstattbericht zur Untersuchung unterschiedlicher Maßnahmen im Hamburger Raum und ihre Wirkung auf die Tidedynamik. Bereich für das Einfügen von Bildern über den Menüpunkt Einfügen: Grafik Dieses Textfeld bitte löschen! Dipl.-Ing. Morten Klöpper

2 Gliederung Einleitung - Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Systemverhalten - Die Tidewelle im Ästuar, Ziel und Wirkung einer Flutraumvergrößerung Systemstudien - synthetische Flutraumvergrößerung Zusammenfassung und Ausblick 1. Bedeutung der Lage des Flutraums 2. Bedeutung des Anschlusses des Flutraums Seite 2

3 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Historische Entwicklung Veränderung der Tideelbe im vergangenen Jahrhundert Quelle: HPA Wandel des Flussbetts Seite 3

Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Flächenentwicklung im Hamburger Hafen 1900-1950

4 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Flächenentwicklung im Hamburger Hafen Gewinn an Wasserflächen in HH Quelle: HPA ab 1950 Verlust von Wasserflächen in HH Seite 4

Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Veränderung der Hydrodynamik Teilkompensation der Ausbaumaßnahmen durch zusätzliche Wasserflächen im HH-Hafen in der 1. Hälfte des 19. Jh.

5 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Veränderung der Hydrodynamik Teilkompensation der Ausbaumaßnahmen durch zusätzliche Wasserflächen im HH-Hafen in der 1. Hälfte des 19. Jh. Zunahme der Wasserflächen im HH Hafen ca. 600 ha Abnahme der Wasserflächen im HH Hafen ca. 625 ha Anstieg des Tidehubs in Hamburg Quelle: HPA Anstieg der Flutstromdominanz Seite 5

6 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Veränderung der Transportprozesse Veränderung der Hydrodynamik (Stärkung der Flutstromdominanz) erhöht den stromauf Transport der Sedimente zwischen der Trübungszone und dem Stromspaltungsgebiet Quelle: HPA Stärkung des tidal pumping Seite 6

7 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Akkumulation der Sedimente im Stromspaltungsgebiet durch tidal pumping (unterhalb HH) Akkumulation Seite 7

8 Tideelbe-Konzept und Flutraumvergrößerung Tideelbe-Konzept: drei Eckpfeiler für einen zukünftigen Aktionsplan zur nachhaltigen Entwicklung der Tideelbe * * [HPA / WSV, 2006] Seite 8

9 Systemverhalten - Die Tidewelle im Ästuar Änderung der Breite Wesentliche prägende Einflüsse auf die Tidewelle: Tidewelle Total- Reflexion Oberwasser Oberwasser Topographie Sohlmaterial/-form Draufsicht Längsschnitt Formen / Bauwerke Tmw Oberwasser Breitenänderung Tiefenänderung Tidewelle h Total- Reflexion Änderung der Tiefe Wehr [Lang, 2003] [Parker, 1991] Seite 9

10 Systemverhalten - Die Tidewelle im Ästuar Entwicklung der Tidekurve entlang der Elbe 3 Zunahme der Asymmetrie der Tidekurve in der Elbe: steiler, kurzer Flutast und flacher, langer Ebbeast [Boehlich, 2003] m [NN] Bake_Z Cuxhaven Brunbüttel Kollmar Hetlingen Seemannshöft Bunthaus Geesthacht :00 06:00 09:00 12:00 Zeit 15:00 18:00 21:00 00:00 Seite 10

11 Systemverhalten - Ziel einer Flutraumvergrößerung Draufsicht Tidewelle Oberwasser Entwicklung der Tideelbe: Vertiefung Verlust von Flachwasserbereichen => geringere Dämpfung Seite 11

12 Systemverhalten - Ziel einer Flutraumvergrößerung Draufsicht Tidewelle Oberwasser Entwicklung der Tideelbe: Ziel des zusätzlichen Flutraums: Vertiefung Verlust von Flachwasserbereichen => geringere Dämpfung Stärkung der Dämpfung Anstieg des MTnw Reduktion F:E- Verhältniss bzw. des tidal pumping Seite 12

13 Systemverhalten - Wirkung einer Flutraumvergrößerung Draufsicht Tidewelle Oberwasser Flutraumvergrößerung Erhöhung des Tideprisma Stärkere Dämpfung Strömungsgeschwindigkeiten steigen (stromabwärts) Tidehub sinkt Seite 13

14 Systemstudien - synthetische Flutraumvergrößerung Lage des zusätzlichen Flutraums? Variante 1: Brunsbüttel 390 ha Hamburg 10 Mio. m³ Brunsbüttel Variante 2: Hamburg 1800 m 260 ha Elbe m mittlerer Tidehub Km Seite 14

15 Systemstudien - Bedeutung der Lage des Flutraums mnn mittleres Tideniedrigwasser m Diff. mit. Tideniedrigwasser Brunsbüttel Diff. mit. Tidehub Brunsbüttel Brunsbüttel Km Seite 15

16 Systemstudien - Bedeutung der Lage des Flutraums 0 mnn mittleres Tideniedrigwasser m Brunsbüttel Hamburg Km Diff. mit. Tideniedrigwasser Brunsbüttel Diff. mit. Tidehub Brunsbüttel Diff. mit. Tideniedrigwasser Hamburg Diff. mit. Tidehub Hamburg => Die Wirkung der Maßnahme ist bei einem Anschluss im Raum HH deutlich intensiver als bei einem Anschluss weiter stromab und entspricht dem formulieren Ziel (Folie 12) der Reduktion des MTnw. Seite 16

Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des

Kreetsand: Links: Mitte: Rechts: Fläche der Maßnahme

17 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums ca. 0,9 Mio. m³ Quelle: HPA Unterschiedliche Arten des Anschlusses von Flutraum an ein Ästuar am Beispiel der Maßnahme Kreetsand: Links: Mitte: Rechts: Fläche der Maßnahme Anschluss der Fläche auf der vollen Länge Anschluss der Fläche über eine kleine Öffnung Seite 17

18 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums Untersuchte Szenarien (identischer Flutraum in HH): 1. Öffnungsbreite 1800 m (entsprechend Ergebnisse Folien 15/16) ca. 0,9 Mio. m³ 2. Öffnungsbreite 100 m Quelle: HPA Anschluss der Flächen an die Elbe 260 ha 10 Mio. m³ 1800 m Elbe Fläche in Hamburg 1800 m Öffnungsbreite 260 ha 10 Mio. m³ 100 m Elbe Fläche in Hamburg 100 m Öffnungsbreite Seite 18

19 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums mnn Hamburg mittleres Tideniedrigwasser m Diff. mit. Tideniedrigwasser m 100 m Diff. mit. Tideniedrigwasser Km Seite 19

20 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums mnn Hamburg mittleres Tideniedrigwasser m 1800 m Diff. mit. Tideniedrigwasser 1800 m Diff. mit. Tidehub 100 m Diff. mit. Tideniedrigwasser 100 m Diff. mit. Tidehub => Geringer Unterschied durch die Variation der Öffnungsbreite bezüglich der Veränderung der Wasserstände Km Seite 20

21 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums m/s Hamburg max. Ebbestromgeschwindigkeit m/s m Diff. max. Ebbestromgeschwindigkeit 100 m Diff. max. Ebbestromgeschwindigkeit Km Seite 21

22 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums m/s Hamburg max. Flutstromgeschwindigkeit m/s m Diff. max. Ebbestromgeschwindigkeit 100 m Diff. max. Ebbestromgeschwindigkeit Km Seite 22

23 Systemstudien - Bedeutung des Anschlusses des Flutraums max. Flut : max. Ebbestromgeschwindigkeit Hamburg => Öffnungsbreite hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Veränderung des F:E- Verhältnisses (vgl. Ziele aus Folie 12) m Diff. max. Flut : max. Ebbestromgeschwindigkeit 100 m Diff. max. Flut : max. Ebbestromgeschwindigkeit Km Seite 23

24 Zusammenfassung Ort des Flutraums beeinflusst die Wirkung maßgeblich Flutraumvergrößerung im Raum Hamburg wirken: - dämpfend auf den Tidehub - reduzierend auf das F:E- Verhältnis - dämpfend auf den stromauf Transport von Sedimenten Anschluss ist im Einzelfall zu optimieren Ausblick Optimierung von 9 Einzelmaßnahmen im Raum Hamburg Wirkung aller Maßnahmen gemeinsam Seite 24

25 Literatur HPA / WSV, 2006 Konzept für eine nachhaltige Entwicklung der Tideelbe als Lebensader der Metropolregion Hamburg; H.P. Dücker, H.-H. Witte, H. Glindemann und K. Thode; HPA 2006 Lang, 2003 Ein Beitrag zur Tidedynamik der Innenjade und des Jadebusens, Mitteilungsblatt der Bundesanstalt für Wasserbau Nr. 86, S , Dr. Günther Lang, 2003 Parker, 1991 Tidal Hydrodynamics, National Oceanic and Atomspheric Administration US, Department of Commercial, Rockville Maryland, John Wiley & Sons, Inc., Bruce B. Parker (Ed.), USA 1991 Boehlich, 2003 Tidedynamik der Elbe, Mitteilungsblatt der Bundesanstalt für Wasserbau Nr. 86, S , Marcus J. Boehlich, 2003 Seite 25

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