Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit /1 Seite 1 Zur 3D-Modellierung der Tidedynamik im Ems-Ästuar Einfluss barokliner Prozesse auf das Strömungsprofil Bundesanstalt für Wasserbau Dienststelle Hamburg WWW-Server: http://www.hamburg.baw.de/ Mai 21
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Inhalt/1 Seite 2 Inhalt ffl ADCP-Messungen: Ems, Jade und Weser ffl Grundlagen: Druckgradient Ergebnisse ffl barokline Sekundärströmung Einfluss auf die Hauptströmung Zusammenfassung ffl Schlussfolgerungen ffl
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/1 Seite 3 ADCP-Messungen in Ems, Jade und Weser Lageplan der Profile ffl Ems Geisesteert: Ebbestrom, Ebbestromkenterung, Flutstrom. Dollartmund: Ebbestrom, Ebbestromkenterung, Flutstrom. Jade und Außenweser ffl Vertikalprofile bei Schillig und Robbennordsteert Vortrag C. Maushake, 17. April 1999 (Download PDF)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/2 Seite 4 Lageplan der Profile in der Ems G E D G = Geisespitze (Geisesteert) D = Dollartmund E = Emder Fahrwasser Topographie mnn -13. -8. -4. 2. 5. 1. km
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/3 Seite 5 Geisesteert, 21. 5. 1996 (19:25 Uhr), Ebbestrom -2, ~ Tiefe [m] -4, -6, -8, -1, -12, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) 2 4 6 8 1 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (19:34 Uhr) 2, 9 19:34 Uhr 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) zweite Hälfte Ebbestrom kurz vor Tnw am Pegel Knock Dollartmund (Ebbestrom) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/4 Seite 6 Geisesteert, 21. 5. 1996 (22:35 Uhr), Ebbestromkenterung -2, Tiefe [m] -4, -6, -8, -1, -12, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) 2 4 6 8 1 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (22:42 Uhr) 2, 9 22:42 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) Kenterung des Ebbestroms nach Tnw am Pegel Knock Dollartmund (Ebbestromkenterung) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/5 Seite 7 Geisesteert, 21. 5. 1996 (14: Uhr), Flutstrom -2, Tiefe [m] -4, -6, -8, -1, -12, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) 2 4 6 8 1 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (13:5 Uhr) 2, 9 13:5 Uhr 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) zweite Hälfte Flutstrom kurz vor Thw am Pegel Knock Dollartmund (Flutstrom) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/6 Seite 8 Dollartmund, 21. 5. 1996 (19:34 Uhr), Ebbestrom, -2, ~ -2.96 m Tiefe [m] -4, -6, -8, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) -1, -2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (19:34 Uhr) 2, 9 19:34 Uhr 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) zweite Hälfte Ebbestrom kurz vor Tnw am Pegel Knock Geisesteert (Ebbestrom) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/7 Seite 9 Dollartmund, 21. 5. 1996 (22:22 Uhr), Ebbestromkenterung, ~ -2, -2.96 m Tiefe [m] -4, -6, -8, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) -1, -2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (22:22 Uhr) 2, 9 22:22 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) Kenterung des Ebbestroms nach Tnw am Pegel Knock Geisesteert (Ebbestromkenterung) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/8 Seite 1 Dollartmund, 21. 5. 1996 (13:5 Uhr), Flutstrom, -2, -2.96 m Tiefe [m] -4, -6, -8, Legende Ebbe (stark) Ebbe Flut Flut (stark) -1, -2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Station [m] Pegel [m] Pegelkurve Knock 21.5.96 (13:5 Uhr) 2, 9 13:5 Uhr 8 1, 7 6, 5 4-1, 3 2-2, 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 111 12131415 161718 1922122 23 Uhrzeit Geschwindigkeit [cm/s] (BT) zweite Hälfte Flutstrom kurz vor Thw am Pegel Knock Geisesteert (Flutstrom) Lageplan Profile zum Inhalt (ADCP)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit ADCP-Messergebnisse/9 Seite 11 Strömungsprofil Schillig 11.12.96 (14:19-14:33 Uhr) Strömungsprofil Weser Fw. (km 88.5) 5.5.97 (9:2-9:8 Uhr) 5. 5.12 2...78-2.. -4. Tiefe [m] -5. -1. Tiefe [m] -6. -8. -1. -12. -15. -14. -2. -16. -18. 5 1 15 2 Station [m] 2 4 6 8 1 12 14 Station [m] 2 4-2 6-4 8-6 2-8 4 v emax v fmax -1 v emax v fmax 6 8-12 -14 2 4-16 6-18 -2-15 -1-5 5 1 15-2 -15-1 -5 5 1 15 2 Strömungsgeschwindigkeit [cm/s] Strömungsgeschwindigkeit [cm/s] Geisesteert (Flutstrom) zum Inhalt (ADCP) zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Druckgradient/1 Seite 12 Grundlagen: Druckgradient p x p a = x z} a +ρ g η +g x } z b 1 η z Z ρ x dz + } z b 2 q x z} n a : atmosphärischer Druckgradient b 1 : barotroper Druckgradient (Wasserspiegelgefälle) ( Grafik) b 2 : barokliner Druckgradient (Dichteunterschiede) ( Grafik) n : nicht-hydrostatischer Druckgradient Abschätzung des Verhältnisses barokliner/barotroper Druckgradient für typische Ästuare... inlängsrichtung... inquerrichtung b 2 ρ z 3 ß b 1 ρ η 1 ß 5 2 =.75 b 2 ρ z 1 ß b 1 ρ η 1 ß 5 :1 =.5
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Druckgradient/2 Seite 13 barotroper Druckgradient durch Wasserstandsdifferenzen Wasserstand steigt an g Isobare a Grundlagen (Druckgradient) barokliner Druckgradient
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Druckgradient/3 Seite 14 barokliner Druckgradient durch Dichtedifferenzen Dichte des Wassers nimmt zu g Isobare a Grundlagen (Druckgradient) barotroper Druckgradient zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/1 Seite 15 barokline Sekundärströmung ffl konzeptionelles Modell ffl vertikales Strömungsprofil ffl typische Strömungsgeschwindigkeiten (Tabelle) ffl typische Situationen bei Ebbe- und Flutstrom (Prinzipskizze) 3D-Berechnungsergebnisse (barotrope und barokline Rechnung) ffl Sekundärströmung bei Ebbestrom Sekundärströmung bei Flutstrom
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/2 Seite 16 konzeptionelles Modell = 1 ρ o p x z } Druckgradient + A z 2 u z 2 z } : vert Austausch Annahmen und Näherungen: 1. Wassertiefe H konstant 2. Dichte ρ = ρ(x) Z H Dichtegradient 3. Druck p = ρg(h z) 4. u() = R H 5. Netto-Durchfluss udz X Vertikalprofil (Grafik)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/3 Seite 17 vertikales Strömungsprofil z gh3 ρ u( H ρ A z x = ) 1 4 z 1 H 2 z H 2 + 1 6 z 3 H 1..8 normierter Sohlabstand (z/h).6.4 sohlnahes (relatives) Maximum Nulldurchgang.2 normierte Horizontalgeschwindigkeit..5.5 1 normierte Horizontalgeschwindigkeit (U/Us) konzeptionelles Modell Tabelle barokliner Druckgradient Prinzip-Darstellung (Ebbe/Flut)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/4 Seite 18 Tabelle mit typischen Strömungsgeschwindigkeiten turbulenter Wassertiefe H Austausch 2.5 m 5. m 1. m 15. m 2. m A z Oberflächengeschwindigkeit [m/s].1 m 2 /s.128.122.8175 2.7591 6.54.5 m 2 /s.26.24.1635.5518 1.38.1 m 2 /s.13.12.817.2759.654 relatives Strömungsmaximum [m/s].1 m 2 /s -.53 -.423 -.3386-1.1428-2.79.5 m 2 /s -.11 -.85 -.677 -.2286 -.5418.1 m 2 /s -.5 -.42 -.339 -.1143 -.279 Vertikalprofil (Grafik) konzeptionelles Modell Prinzip-Darstellung (Ebbe/Flut)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/5 Seite 19 typische Situationen bei Ebbe- und Flutstrom fortgeschrittener FLUTstrom fortgeschrittener EBBEstrom Haupt-Stroemung klein Salzgehalt gross Sekundaer-Stroemung Sekundärströmung (Flut) Hauptströmung (Flut) Sekundärströmung (Ebbe) Hauptströmung (Ebbe)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/6 Seite 2 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barotrope Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5.1.15.2 1. -1. -3. -5. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -7. -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 9: Ueberhoehung : 1.-fach 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5.1.15.2 1. -1. -3. -5. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -7. -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 9: Ueberhoehung : 1.-fach Vertikalprofil Tabelle Prinzip-Darstellung Hauptströmung (Ebbe) Wirbelviskosität zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit barokline Sekundärströmung/7 Seite 21 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barotrope Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5.1.15.2 1. -1. -3. -5. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -7. -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 12: Ueberhoehung : 1.-fach 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5.1.15.2 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 12: Ueberhoehung : 1.-fach Vertikalprofil Tabelle Prinzip-Darstellung Hauptströmung (Flut) Wirbelviskosität zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Einfluss auf die Hauptströmung/1 Seite 22 Einfluss auf die Hauptströmung 3D-Berechnungsergebnisse (barotrope und barokline Rechnung) ffl Hauptströmung bei Ebbestrom Hauptströmung bei Flutstrom ffl vertikale Wirbelviskosität (nur für barokline Rechnung)
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Einfluss auf die Hauptströmung/2 Seite 23 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barotrope Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5 1. 1.8 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 9: Ueberhoehung : 1.-fach 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5 1. 1.8 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 9: Ueberhoehung : 1.-fach Prinzip-Darstellung Sekundärströmung (Ebbe) Wirbelviskosität zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Einfluss auf die Hauptströmung/3 Seite 24 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barotrope Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5 1. 1.8 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 12: Ueberhoehung : 1.-fach 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m Stroemungsgeschwindigkeit m/s.5 1. 1.8 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 12: Ueberhoehung : 1.-fach Prinzip-Darstellung Sekundärströmung (Flut) Wirbelviskosität ADCP-Profile (Jade-Weser) zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Einfluss auf die Hauptströmung/4 Seite 25 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m turbulente Wirbelviskositaet m**2/s 6E-4.12.2 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 9: Ueberhoehung : 1.-fach 7. 5. 3. mnn Profil : Querprofil bei Ems-Kilometer 41.5 barokline Rechnung 1. m turbulente Wirbelviskositaet m**2/s 6E-4.12.2 1. -1. -3. -5. -7. Pegel EMDEN "NEUE SEESCHLEUSE" -9. -11. Datum: 21.5.1996 Uhrzeit: 12: Ueberhoehung : 1.-fach Sekundärströmung (Ebbe) Hauptströmung (Ebbe) Sekundärströmung (Flut) Hauptströmung (Flut) zum Inhalt
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Zusammenfassung und Schlussfolgerungen/1 Seite 26 Zusammenfassung ffl laterale Dichtegradienten rufen eine barokline Sekundärströmung hervor die barokline Sekundärströmung beeinflusst die Verteilung der ffl Hauptströmung im Querschnitt die Größenordnung der baroklinen Sekundärströmung stimmt mit ffl theoretischen Prognosewerten überein der numerisch berechnete Einfluss auf die Hauptströmung ist in ffl qualitativer Übereinstimmung mit Beobachtungsdaten
Previous Next First Last Back Go-To Full-Screen Quit Zusammenfassung und Schlussfolgerungen/2 Seite 27 Schlussfolgerungen eine naturähnliche Simulation der Hauptströmung setzt die genaue ffl Wiedergabe der Dichteverteilung voraus (beeinflusst durch Salz- und gegebenenfalls durch Schwebstoffgehalt sowie die Wassertemperatur) die barokline Sekundärströmung bewirkt eine advektive Umverteilung der ffl Schwebstoffe im Querschnitt und beeinflusst daher die Muster der Sedimentation und Erosion an der Sohle ein Einfluss der baroklinen Sekundärströmung auf den resultierenden ffl Sedimenttransport (stromauf, stromab) ist wahrscheinlich neue Mess- und 3D-Simulationsergebnisse sollten gezielt auf das ffl Vorhandensein einer baroklinen Sekundärströmung überprüft werden zum Inhalt