Validierung Weser Basismodell

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Validierung des Basismodells
„Jade-Weser-Ästuar“ für das Verfahren
UnTRIM2007-SediMorph
Version 1: Topographie 2002
Validierung des Basismodells
„Jade-Weser-Ästuar“ für das Verfahren
UnTRIM2007-SediMorph
Version 1: Topographie 2002
Auftraggeber:
-
Auftrag vom:
- , Az.:
Auftrags-Nr.:
-
Aufgestellt von:
Abteilung:
Referat:
Bearbeiter:
Wasserbau im Küstenbereich
Ästuarsysteme I (K2)
Dr. Frank Kösters
Dipl.-Ing. (FH) Sven Gärtner
Hamburg, 12.01.2012
Dieser Bericht darf nur ungekürzt vervielfältigt werden. Die Vervielfältigung und eine Veröffentlichung bedürfen der schriftlichen Genehmigung der BAW.
Bundesanstalt für Wasserbau · Wedeler Landstraße 157 · 22559 Hamburg · Tel.: (0 40) 8 19 08 - 0
Bundesanstalt für Wasserbau
BAW-Nr. –
Zusammenfassung
Die Bundesanstalt für Wasserbau nutzt zur Beantwortung von Fragestellungen bezüglich der
Hydrodynamik sowie des Transports von Salz und suspendiertem Sediment insbesondere
die Ergebnisse mathematischer Verfahren. Für den Bereich der Unter- und Außenweser
wurde ein neues numerisches Modell aufgebaut, dessen Naturähnlichkeit im vorliegenden
Dokument nachgewiesen wird. Die Modellvalidierung und die Struktur des Dokumentes
erfolgen in Anlehnung an die Richtlinien zur „Good Modelling Practice“ für hydro-numerische
Modellverfahren.
Für das hier beschriebene Basismodell wurde das hydrodynamische Modellverfahren
UnTRIM 2007 gekoppelt mit dem Sedimenttransportmodell SediMorph für die Berechnung
von Wasserständen, Strömungsgeschwindigkeiten sowie der Konzentration von Salz und
suspendiertem Sediment aufgebaut und erfolgreich kalibriert und validiert.
Durch die gewählte räumliche Diskretisierung ist dies für den Übergangsbereich von der
Unterweser zur Außenweser optimiert, lässt aber auch in den weiteren im Modellgebiet enthaltenen Bereichen Untersuchungen zu. Das Basismodell bietet prinzipiell die Möglichkeit,
naturähnliche Berechnungen für längere Zeiträume (Monate - Jahre) durchführen zu können.
Validierung Basismodell "Jade-Weser-Ästuar" (Version 1)
Januar 2012
Inhaltsverzeichnis
Seite
1
1.1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
Veranlassung und Aufgabenstellung
Zielsetzung und Untersuchungsumfang
Relevante Arbeiten der BAW
Anforderungen an das Modellsystem
Geplante Anwendungen
Untersuchungsgebiet
Untersuchungszeitraum
Zielgrößen
Anforderungen an die Genauigkeit
1
1
2
3
3
4
4
4
4
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Unterlagen und Daten
Topographie
Hydrologie
Sedimentologie
Meteorologie
6
6
6
9
10
3
3.1
3.2
3.3
3.3.1
3.3.2
3.4
3.5
3.6
3.7
Systembeschreibung des Weserästuars
Geomorphologie
Sedimentologie
Hydrodynamik
Strömung und Gezeiten
Oberwasserabfluss
Salztransport
Sedimenttransport
Seegang
Meteorologie
11
11
15
18
18
20
20
22
26
26
4
4.1
4.2
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
Modellaufbau
Konzeptionelles Modell
Modellierungssystem
Analysegrößen zur Beschreibung der Modellgüte
Hinweis zum Vergleich von Messungen und berechneten Größen
Wasserstände
Strömungsgeschwindigkeiten
Salzgehalte
Suspendiertes Sediment
Modelltopographie
Modellgebiet
Horizontale Auflösung
Vertikale Auflösung
28
28
29
31
31
31
31
32
32
32
32
32
34
Seite I
12.01.2012
4.5
4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.6
4.6.1
4.6.2
4.6.3
4.6.4
4.6.5
4.6.6
4.7
4.7.1
4.7.2
Anfangsbedingungen
Wasserstand / Strömungsgeschwindigkeit
Salzgehaltsverteilung
Sedimentinventar
Randbedingungen
Wasserstand
Oberwasser
Salzgehalt
Suspendierte Sedimente
Windgeschwindigkeit
Parameterwahl
Wiedergabe physikalischer Prozesse
Modellierte Größen und Prozesse
Nicht-modellierte Größen und Prozesse
35
35
35
35
36
36
36
37
37
37
39
39
39
40
5
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
Modellkalibrierung und -validierung
Allgemein
Modellkalibrierung
Kalibrierungsgrößen
Zielwerte für Analysegrößen
Modellvalidierung für das Weserästuar
Wasserstände
Salzgehalte
Strömungsgeschwindigkeiten
Suspendierte Sedimente
Turbulente Kenngrößen
41
41
42
42
42
43
43
46
48
51
53
6
6.1
6.2
Bewertung
Anwendbarkeit
Einschränkungen
55
55
55
7
Literaturverzeichnis
56
8
8.1
8.2
8.2.1
8.2.2
8.2.3
8.2.4
Anlagen
Glossar
Zeitreihenvergleich von Messung und Rechnung
Vergleich berechneter und gemessener Wasserstände an Pegelpositionen
Vergleich gemessener und berechneter Salzgehalte
Vergleich gemessener und berechneter Strömungsgeschwindigkeiten
Vergleich von Trübungsmessungen mit berechneten Schwebstoffgehalten
60
60
61
61
71
79
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Seite II
Januar 2012
Bildverzeichnis
Bild 1:
Bild 2:
Bild 3:
Bild 4:
Bild 5:
Bild 6:
Bild 7:
Bild 8:
Bild 9:
Bild 10:
Bild 11:
Bild 12:
Bild 13:
Bild 14:
Bild 15:
Bild 16:
Bild 17:
Bild 18
Bild 19:
Bild 20:
Bild 21:
Bild 22:
Bild 23:
Bild 24:
Bild 25:
Bild 26:
Bild 27:
Bild 28:
Bild 29:
Bild 30:
Bild 31:
Bild 32:
Bild 33:
Bild 34:
Bild 35:
Bild 36:
Seite
Übersicht des Jade-Weser-Ästuars
Pegel- und Messpositionen im Jade-Weser-Ästuar
Topographie des Jade-Weser-Ästuars (Systemzustand 2002)
Querschnittsflächen des Weser-Ästuars
Charakterisierung eines Ästuar
Schematische Darstellung der Einflussgrößen in einem tidedominierten Ästuar
Sedimentinventar der Weser
Sedimentverteilung im niedersächsischen Wattenmeer
Verformung der Tidekurve am Beispiel von Wasserstandsganglinien
Mittlerer Tidehub für den Zeitraum 1996 - 2005 (WSA Bremen)
Häufigkeitsverteilung des Oberwasserabflusses der Weser für 2002
Berechnete Tidekennwerte des Salzgehaltes
Gemessener Salzgehalt bei Weser-km 58
Gemessene Strömungsgeschwindigkeit und Sedimentkonzentration
Gemessenes Längsprofil der Sedimentkonzentration
Zeitreihe der Querprofilmessung QP3
Mittlere Jahreswindrose der Station Alte Weser 1979 - 2002
Schematische Übersicht der relevanten Prozesse im Ästuarbereich
Modellierungsansatz für das Jade-Weser-Ästuar
Modellgitter und verwendete Topographie (mNHN)im Bereich Außenweser
Modellgitter und verwendete Topographie (mNHN) im Bereich Blexer Bogen
Schematische Darstellung der vertikalen Auflösung
Mittlerer Korndurchmesser der Anfangskornverteilung
Oberwasser der Weser aus Abflussmessungen
Mittlere Jahreswindrose der Station Alte Weser Juni 2002
Windrichtung und Windgeschwindigkeit u10
Wasserstand am Pegel Alte Weser
Gemessene und berechnete Wasserstände an Pegeln
Gemessenes und berechnetes Thw und Tnw
Differenz der Amplitude der Tidekennwerte Tnw, Thw und Thb
Berechnete und gemessene Zeitreihen des Salzgehalts
Gemessene und berechnete Tidekennwerte des Salzgehaltes
Zeitreihe des gemessenen und berechneten Strömungsgeschwindigkeit
Häufigkeitsverteilung der Strömungsgeschwindigkeiten
Qualitativer Vergleich von Trübung und Sedimentkonzentrationgehalt
Plausibilitätsprüfung der turbulenten kinetischen Energie
1
7
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
24
24
25
27
28
29
33
34
34
36
37
38
39
41
43
44
46
47
48
50
51
53
54
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Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Tabelle 2:
Tabelle 3:
Tabelle 4:
Tabelle 5:
Tabelle 6:
Tabelle 7:
Tabelle 8:
Tabelle 9:
Tabelle 10:
Tabelle 11:
Tabelle 12:
Tabelle 13:
Seite IV
Übersicht der numerischen Modelle des Weser-Ästuars der BAW
Übersicht der Pegelmessungen im Bereich Unter- und Außenweser
Übersicht der Pegelmessungen im Bereich der Jade
Übersicht der Sondermessungen (CTD, Strömungsmessungen)
Übersicht der gesonderten Leitfähigkeitsmessungen
Übersicht der Messungen entlang des Steuerrands
Hydrologische 10 Jahres-Mittelwerte der Weser für 1996-2005
Fraktionierung des Sedimenttransportmodells
Übersicht der wesentlichen Modellparameter
Zielwerte für Analysegrößen
Vergleich der Tidekennwerte des Wasserstandes (Amplitude)
Vergleich der Tidekennwerte des Wasserstandes (Phase)
Vergleich von Median und Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit
Seite
2
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8
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9
9
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30
39
42
45
45
51
Januar 2012
Versionen
Version
Datum
Bearbeiter
Inhalt
0.1
28.09.2011
F. Kösters
Erster Entwurf
0.5
17.10.2011
F. Kösters
Struktur vervollständigt
0.6
01.11.2011
F. Kösters
Erste vollständige Version
08.11.2011
D. Wehr / I. Holzwarth
Qualitätssicherung
17.11.2011
R. Schubert
Qualitätssicherung
18.11.2011
F. Kösters
Überarbeitung
05.12.2012
H. Rahlf
Qualitätssicherung
16.12.2011
F. Kösters
Überarbeitung
02.01.2012
U. Vierfuß
Qualitätssicherung
12.01.2012
F. Kösters
Abschließende Überarbeitung
1.0
1.2
1.3
Ablage
Das hier vorliegende Dokument ist auf den Internetseiten der Bundesanstalt für Wasserbau
in der Rubrik Wasserbau > Methoden > BAWiki > Validierungsstudien online verfügbar
(http://www.baw.de/de/wasserbau/methoden/bawiki/index.html).
Seite V
Januar 2012
1
Veranlassung und Aufgabenstellung
1.1 Zielsetzung und Untersuchungsumfang
Ziel dieses Dokuments ist die Validierung eines numerischen Modells der Hydrodynamik,
sowie des Transports von Salz und suspendiertem Sediment der Außen- und Unterweser
(vgl. Bild 1).
Außenweser
Jade
Bremerhaven
Wilhelmshaven
Jadebusen
Unterweser
Bremen
Bild 1:
Übersicht des Jade-Weser-Ästuars
Das hier entwickelte Modell soll die Möglichkeit bieten, naturähnliche Berechnungen für
längere Zeiträume (Monate - Jahre) durchführen zu können. Geplant ist das Modell in nachfolgenden Untersuchungen der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) für Fragestellungen
bezüglich der Hydrodynamik sowie des Transports von Salz und suspendiertem Sediment zu
nutzen. Die Modellvalidierung und die Struktur des Dokumentes erfolgen in Anlehnung an
die Richtlinien zur „Good Modelling Practice“ für hydro-numerische Modellverfahren
[STOWA/RIZA (1999)].
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1.2 Relevante Arbeiten der BAW
Die BAW verfügt über umfassende Erfahrungen im Bereich der hydrodynamischen Modellierung des Weser-Ästuars. Bereits 1985 erfolgte für diesen Bereich der Einsatz numerischer
Modelle zur Untersuchung des Einflusses von Klappstellen auf die Strömung [BAW (1985)].
Im Zusammenhang mit Ausbauvorhaben der Unter- und Außenweser waren jeweils umfangreiche Untersuchungen zur Beratung der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) notwendig.
Als wesentliche Arbeiten sind zu nennen:

Aufbau und Validierung 2D-hydrodynamischer Modelle des Jade-Weser-Ästuars (Numerische Verfahren TICAD-2 bzw. TICAD-2S, FIDIRB) und Voruntersuchungen zum SKN14 m Ausbau der Weser [BAW (1991)] (Kurzbezeichnung: SKN-14m)

Gutachten zum Jade-Weser-Port mit 3D-hydrodynamischer Modellierung (UnTRIM)
[BAW (2000)] und morphodynamischer Modellierung (Telemac2d-SediMorph) [BAW
(2003)]

Gutachten zur Fahrrinnenanpassung der Außen- und Unterweser zu ausbaubedingten
Änderungen der 3D-Hydrodynamik und des Salztransports (UnTRIM) [BAW (2006b)] und
zur Morphodynamik (UnTRIM-SediMorph) [BAW (2006a)] (Kurzbezeichnung: WAP 2002)

Gutachten zum Einfluss der Unterhaltung des Blexer Bogens auf 3D-Hydrodynamik und
suspendierten Sedimenttransport (UnTRIM 2004-SediMorph) [BAW (2009)] (Kurzbezeichnung: UBlexen)
Tabelle 1: Übersicht der numerischen Modelle des Weser-Ästuars der BAW
KurzbeZeichnung
Ziel
Modellsystem
Topographie
Anzahl
Elemente / Auflösung
SKN-14m
Hydrodynamische
Auswirkungen
des
SKN–14mAusbau
der
Außenweser
TICAD-2S (2D, finite
Elemente)
1990
40.300
FIDIRB (2D,
Differenzen)
1990
Hydrodynamik
UnTRIM (2D, 3D)
WAP 2002
finite
x = 30 m – 700 m
790.000
x = 50 m
2002
385.000
x = 8 m – 800 m
Delft3D (2D, 3D)
2002
38.000
x = 7 m – 1.300 m
UBlexen
Morphodynamik
UnTRIM
SediMorph
2002
Hydrodynamik
UnTRIM 2004 (3D)
2002
61.500
x = 15 m – 850 m
Delft3D (2D, 3D)
2002
38.000
x = 7 m – 1.300 m
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Januar 2012
Weitere Fragestellungen wurden in Systemstudien untersucht bzw. als Vorstudien zu Ausbauvorhaben durchgeführt:

Bedeutung des Jadebusens und Effekte einer möglichen Abtrennung [BAW (1995)]

Detaillierte Untersuchung zur Verschlickung des Fedderwarder Priels (Telemac-2D,
TSEF) und Empfehlung wasserbaulicher Maßnahmen [BAW (1998)].

Wasserbauliche Systemanalyse zum Ausbau der Unterweser [BAW (1999)]

Grenzfallbetrachtung Blexer Bogen Telemac-2D [BAW (2002b)]

Wasserbauliche Systemanalyse zum Ausbau der Außenweser [BAW (2002a)]

Variantenuntersuchung zum Ausbau der Außenweser [BAW (2004)]
Neben diesen gutachterlichen Tätigkeiten konnten im Rahmen von betreuten Diplom- und
Studienarbeiten Fragestellungen untersucht werden, die für die in diesem Bericht behandelten Fragestellungen relevant sind:

Tiefenintegrierte Simulation der Wirkung von Sekundärströmungen in morphodynamischen Modellen [de la Motte (2000)]

Simulation des Sedimenttransports in Suspension und als Geschiebe: Ein Vergleich für
das Jade-Weser-Ästuar [Marek (2001)]

Prognose von Dünenstrecken mit Tidekennwerten [Putzar (2003)]

Kalibrierung von HN-Modellen unter Vorgabe von sedimentologischen und morphologischen Daten [Putzar (2004)]

Kopplung von Seegang und Sedimenttransport in morphodynamischen Modellen und
Anwendung im Jade-Weser-Ästuar [Knoch (2004)]

Untersuchungen zur Porosität als Parameter für Erosionsprozesse [Piechotta (2004)]

Modellierung der Sinkgeschwindigkeit kohäsiver Schwebstoffe in Ästuaren [Maerker
(2006)]
1.3
Anforderungen an das Modellsystem
1.3.1 Geplante Anwendungen
Als Anwendungsbereiche, für die das vorliegende Modellsystem genutzt werden soll, sind
bisher geplant:

Untersuchungen für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung:
o Simulation von verklappten Sedimenten (Klappstellenuntersuchungen)
o Optimierungsmöglichkeiten für die Unterhaltung im Bereich der Schlickstrecke
zwischen Blexen und Nordenham
o Strömungsgeschwindigkeiten und Wasserstände für die Schiffsführungssimulation
o Simulation der Salzgehalte für verschiedene Oberwasserszenarien und topographische Zustände
Seite 3
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
Modelluntersuchungen zu Anpassungsoptionen im Hinblick auf den Klimawandel im
Rahmen des Ressortforschungsprogramms KLIWAS

Gutachterliche Tätigkeiten zur Bewertung von Baumaßnahmen, wie der Untersuchung zum geplanten Offshore Terminal Bremerhaven im Auftrag von bremenports
1.3.2 Untersuchungsgebiet
Das Gebiet der geplanten Untersuchungen liegt hauptsächlich im Übergangsbereich von der
Unter- zur Außenweser zwischen den Pegeln Brake und Robbensüdsteert. Um Strömungsund Transportprozesse naturähnlich abbilden zu können, ist das eigentliche Modellgebiet
jedoch größer gewählt (siehe Abschnitt 4.4.1). Es umfasst das gesamte Jade-Weser-Ästuar
(vgl. Bild 1), vom Wehr Bremen-Hemelingen bis in die Nordsee, sowie den Jadebusen und
das Fahrwasser der Jade.
1.3.3 Untersuchungszeitraum
Für die Definition des Untersuchungszeitraums ist zu unterscheiden zwischen den geplanten
Untersuchungen und der Modellvalidierung. Die geplanten Untersuchungen werden als
wasserbauliche Systemanalysen im Sinne von Systemstudien durchgeführt und spiegeln
keinen festgelegten Zeitraum wider sondern eine repräsentative Situation (z.B. niedrige
Abflüsse und Nipptide). Dagegen erfordern die Berechnungen zur Modellvalidierung einen
festen Zeitraum im Sinne einer „hind cast“ Simulation, der sich aus der Durchführung der
Messkampagne (Juni-Juli 2002) ergibt.
1.3.4 Zielgrößen
Folgende modellierte Größen sind für die geplanten Untersuchungen relevant:

Wasserstände (2D)

Strömungsgeschwindigkeiten (3D)

Salzgehalte / -transporte (3D)

Sedimenttransport in Suspension (3D) und als Geschiebe (2D)

Morphologische Einflussgrößen: Sohlschubspannung (2D)
1.3.5 Anforderungen an die Genauigkeit
Das Basismodell ist nicht für ein einzelnes Projekt mit spezifischen Anforderungen erstellt
worden, sondern soll als Modellsystem in unterschiedlichen Projekten genutzt werden. Die
Anforderungen aus den einzelnen Anwendungsbereichen (vgl. 1.3.1) sind nicht einheitlich,
da zum Beispiel für Systemstudien andere Anforderungen als für wasserbauliche Gutachten
gelten. Um eine Anwendbarkeit auch unter sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit zu
gewährleisten, wurde aus dem Erfahrungswissen wasserbaulicher Systemanalysen für die
Berechnung des Wasserstandes an den Pegeln im Untersuchungsgebiet eine mittlere Genauigkeit von ±15 cm der Scheitelwasserstände Tnw und Thw gefordert, sowie eine Genau-
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Januar 2012
igkeit der Eintrittszeiten von ± 30 Minuten. Die Salzgehalte außerhalb der Brackwasserzone 1
müssen mit einer Genauigkeit < 2 PSU wiedergegeben werden. Innerhalb der Brackwasserzone sind durch große Gradienten des Salzgehaltes höhere Abweichungen zulässig, da sich
bereits durch geringfügige Lageverschiebungen deutlich andere Salzgehalte ergeben. Durch
fehlende Vergleichsmessungen können für die Berechnung des suspendierten Sedimentgehaltes keine Vorgaben gemacht werden, es ist jedoch ein naturähnliches Systemverhalten im
Sinne einer Plausibilitätsprüfung nachzuweisen.
1
Die Brackwasserzone wird hier nach Lange et al. (2008) als der Bereich von 2 bis 20 PSU definiert.
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2
Unterlagen und Daten
2.1
Topographie
Auf Basis von Befliegungs- und Peildaten wurde für den Systemzustand 2002 durch die
Firma smile consult 2 ein unstrukturiertes trianguliertes Geländemodell erstellt, auf dessen
Basis das der BAW vorliegende Rechengitter erstellt wurde [smile consult (2009)]. Die verwendeten Tiefen basieren auf den Verhältnissen aus den Sommermonaten 2002 und entsprechen damit der häufigsten Abflusssituation dieses Jahres.
2.2
Hydrologie
Als Grundlage der Modellvalidierung liegen Messungen an den Pegelpositionen und Sondermessungen der Wasser- und Schifffahrtsämter (WSÄ) Bremen, Bremerhaven und Wilhelmshaven für das Jahr 2002 vor (vgl. Bild 2). Entsprechende Messdaten für aktuelle Zeiträume sind online 3 verfügbar.
2
3
http://www.smileconsult.de/
http://www.pegelonline.wsv.de
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QP2
Bild 2:
Pegel- und Messpositionen im Jade-Weser-Ästuar (vergleiche nachfolgende
Tabellen zur Definition der Abkürzungen)
Im Jade-Weser-Ästuar wurde in 2002 an festen Pegeln Wasserstand (WL), Temperatur (T),
Leitfähigkeit (LF) und teilweise Trübung (TR) gemessen. Die Messung von Temperatur,
Leitfähigkeit und Trübung erfolgt typisch in einer Tiefe von 1 m unter Springtideniedrigwasser. Die Leitfähigkeit wird in einen Salzgehalt umgerechnet, die Trübung dient als Maß der
suspendierten Sedimentkonzentration. Bei Vorliegen von Kalibrierungsmessungen kann die
Trübung auch näherungsweise in den suspendierten Sedimentgehalt umgerechnet werden.
Die Pegel sind für den Bereich der Unter- und Außenweser in Tabelle 2 und für den Bereich
der Jade in Tabelle 3 dargestellt. Die Positionen der Pegel entlang der Richtfeuerlinie sind
als Weser-km (W-km), beginnend bei der Seeschifffahrts-Binnenschifffahrtsgrenze in Bremen, angegeben.
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Tabelle 2: Übersicht der Pegelmessungen im Bereich Unter- und Außenweser
Position
W-km
Name
WL
T
LF
ALW
115.00
DWG
RSS
Pegel Leuchtturm Alte Weser
X
X
X
92.85
Pegel Dwarsgat Unterfeuer
X
X
X
X
79.93
Pegel Robbensüdsteert
X
X
X
X
BAL
66.67
Pegel Bremerhaven Alter Leuchtturm
X
X
X
NUF
55.80
Pegel Nordenham Unterfeuer
X
X
X
RFL
46.80
Pegel Rechtenfleth
X
X
X
BRA
39.195
Pegel Brake
X
ELS
33.33
Pegel Elsfleth
X
FAR
26.25
Pegel Farge
X
X
X
VEG
17.85
Pegel Vegesack
X
OSL
8.375
Pegel Oslebshausen
X
HBWB
0.03
Pegel Gr. Weserbrücke
X
LF
TR
TR
Tabelle 3: Übersicht der Pegelmessungen im Bereich der Jade
Position
Name
WL
MPL
Pegel Mellum Plate
X
SLG
Pegel Schillig
X
HOO
Pegel Hooksielplate
X
VLP
Pegel Voslapp
X
WNV
Pegel Wilhelmshaven Neuer Vorhafen
X
WAV
Pegel Wilhelmshaven Alter Vorhafen
X
T
Neben den Pegelmessungen wurden 2002 Sondermessungen an Positionen nahe den Pegeln durchgeführt (Tabelle 4). Hier wurden neben Temperatur und Leitfähigkeit auch Trübung und Strömungsgeschwindigkeit in drei unterschiedlichen Tiefen gemessen. Während
der Messkampagne „Weser 2009“ wurden im Jahr 2009 in der Nähe der Sondermessposition Ndh, als QP 3 bezeichnet, bodennah zeitlich hoch aufgelöste Messungen der Strömungsgeschwindigkeit (mittels „acoustic doppler velocimeter“ (ADV)) zur Berechnung turbulenter Kenngrößen durchgeführt. Neben den regulären Pegelmessungen liegen aus zusätzlichen Messprogrammen noch gesonderte Leitfähigkeitsmessungen vor (Tabelle 5).
Seite 8
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Tabelle 4: Übersicht der Sondermessungen (CTD, Strömungsmessungen)
Position
Name
DWG
WL
T
LF
TR
V
Pegel Dwarsgat Unterfeuer
X
X
X
X
RSS
Pegel Robbensüdsteert
X
X
X
X
MFBrhv
Messpfahl Bremerhaven
X
X
X
X
RFL1
Sondermessung Rechtenfleth
X
X
X
X
Ndh
Sondermessung Nordenham
X
X
X
X
QP3
Weser 2009 – Querprofil 3
ADV
X
Tabelle 5: Übersicht der gesonderten Leitfähigkeitsmessungen
Position
Name
KKU
WL
T
LF
Kernkraftwerk Unterweser
X
X
SPO
Strohauser Plate Ost
X
X
HEM
Hemelingen
X
X
Trü
Wind
SG
Weiterhin wurden als Kampagne im Juni 2002 die Wasserstände an ausgesuchten Positionen in der Nordsee (vgl. Bild 2) gemessen, um als Randwerte für das numerische Modell zu
dienen (Tabelle 6).
Tabelle 6: Übersicht der Messungen entlang des Steuerrands
Position
Name
R1 – R5
Nordseerand
WL
T
LF
X
X
X
Trü
Wind
SG
Neben diesen Messungen wurden zusätzlich im Auftrag der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) Abfluss und die Konzentration suspendierter Sedimente an der Staustufe Intschede gemessen.
2.3 Sedimentologie
Das Sedimentinventar wird durch die Korngrößenverteilungen von Greiferproben beschrieben. Im Jade-Weser-Gebiet liegen zurzeit die Analyseergebnisse von mehr als 2.000 Greiferproben vor, die im Sedimentkataster bei der BfG online 4 verfügbar sind.
Neben diesen Greiferproben wurde eine Wattklassifizierung auf Basis von Fernerkundungsdaten durch das KFKI Forschungsvorhaben „Sedimentverteilung als Indikator für morphodynamische Prozesse“ [Meyer and Ragutzki (1999)] erstellt.
4
Sedimentkataster der BfG online verfügbar unter: http://sedkat.bafg.de/fdb/
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12.01.2012
2.4 Meteorologie
Für die Beurteilung der Windverhältnisse im Untersuchungsgebiet liegen Langzeitbeobachtungen des DWD für die Station Alte Weser aus den Jahren 1979 bis 2003 vor, sowie flächendeckende Windfelder aus dem Prognosemodell des DWD.
Seite 10
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3 Systembeschreibung des Weserästuars
3.1 Geomorphologie
Die Topographie des Jade-Weser-Ästuars ist in Bild 3 dargestellt. Das Weser-Ästuar als
tidebeeinflusster Bereich der Weser beginnt am Weserwehr in Bremen-Hemelingen und
reicht über Bremerhaven bis in die Nordsee. Der kanalartige Bereich der Unterweser erstreckt sich von Bremen-Hemelingen bis Bremerhaven (W-km 0-65). An die Unterweser
schließt sich die trichterförmige Außenweser (W-km 65-120) an. Die Topographie der Außenweser ist geprägt von ausgedehnten Wattflächen, tiefen Tiderinnen und kleineren Prielen. In der Außenweser verlaufen zwei tiefe Tiderinnen: das Fedderwarder Fahrwasser im
Westen und der Wurster Arm im Osten. Das Fedderwarder Fahrwasser ist durch wasserbauliche Maßnahmen (Bau von Leitdämmen und Buhnen) als dauerhaftes Fahrwasser in der
Lage stabilisiert. Das Fahrwasser wurde wiederholt vertieft und den Bedürfnissen des
Schiffsverkehrs angepasst (vgl. Übersicht in [Lange et al. (2008)]). In der Außenweser zeigen sich in den nicht durch Bauwerke geschützten Bereichen deutliche morphologische
Veränderungen. Beispielsweise veränderte der Fedderwarder Priel seine Lage im Verlauf
der Jahre erheblich (siehe [Dieckmann (1989)] für eine detailliertere Beschreibung der morphologischen Strukturen).
Die Jadebucht entstand zwischen dem 11. und 15. Jahrhundert durch ins Marschgebiet
eindringende Sturmfluten. Die heutige Form wurde durch spätere Eindeichungen festgelegt
[Götschenberg und Kahlfeld (2008)]. Im Gegensatz zum Weser-Ästuar gibt es keinen nennenswerten Oberwasserzufluss in die Jadebucht.
Seite 11
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Topographie
Topographie
Topographie
mNHN
mNN
N
-24.
-9.
0
3.
e
eu
km115
er
es
W
km110
Außenjade
km105
km100
m
Ar
er
st
ur
W
Außenweser
Alte Mellum
km95
Robben-
km90
Robbenplate
Leitdamm Robbenplate
Innenjade Hohe
Weg
Fedderwarder Priel
plate
Der
km85
Fedderwarder Fahrwasser
km80
Leitdamm Langlütjen
Mittelpriel
km75
km70
Langluetjen
BREMERHAVEN
km65
Blexen
km62
km60
NORDENHAM
Jadebusen
km64
km58
km56
km54
km52
km50
km48
km46
Unterweser
km44
Isolinien inin[mNHN]
Isolinien
[mNN
Topographie
Topographie
0.00
]
km42
10.00
20.00
BRAKE
km40
km38
0
6.25
12.50 km
km36
km34
km32
Bild 3:
Topographie des Jade-Weser-Ästuars (Systemzustand 2002)
Eine Betrachtung der Querschnittsflächen 5 (Bild 4) des Weser-Ästuars zeigt die für Ästuare
typische, näherungsweise exponentielle Zunahme der Querschnittsfläche von der Tidegrenze bis zur Mündung. Auffällig ist der lineare Verlauf im Bereich der Unterweser, die durch
wasserbauliche Maßnahmen (Vertiefung, Begradigung, Bau von Buhnen) stark anthropogen
geprägt ist. Weiterhin fällt im Bereich von Weser-km 70 - 90 der zunehmende Unterschied
zwischen den Flächen mit unterschiedlichen Tiefenbezügen auf, der durch die dort vorkom5
Die Querschnittsflächen sind für den Bereich bis ca. Weser-km 83 von Deich zu Deich definiert, im
Außenbereich von idealisierter Wattwasserscheide zu Wattwasserscheide.
Seite 12
Januar 2012
menden ausgedehnten Wattflächen erklärbar ist. Hydrodynamisch relevant ist dies insbesondere im Hinblick auf die Prozesse der Überflutung und des Trockenfallens in diesem
Bereich.
220000
Tiefenbezug -3 mNN
Tiefenbezug +3 mNN
Tiefenbezug 0 mNN
exp. Modell
200000
180000
Fläche [ m² ]
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Weser - km
Bild 4:
Querschnittsflächen des Weser-Ästuars für unterschiedliche Referenzhöhen auf
Basis der Topographie des numerischen Modells, sowie den Verlauf eines angepassten exponentiellen Modells (bezogen auf 0 mNHN)
Die morphologischen Gestaltungsprozesse werden durch Gezeiten, Oberwasser und Seegang sowie anthropogene Eingriffe angetrieben. Die relative Bedeutung der einzelnen Prozesse lässt sich durch einen Vergleich von Tidehub und mittlerer Wellenhöhe abschätzen.
Mit einem typischen Wert der Außen- und Unterweser für den Tidehub von >3 m ergibt sich
erst ab einer mittleren Wellenhöhe 6 von > 1 m im langzeitigen Mittel ein Seegangseinfluss
und ab einer mittleren Wellenhöhe > 1,7 m eine Seegangsdominanz (Bild 5). Bisherige Untersuchungen zur Seegangsstatistik wurden im Hinblick auf Bemessungsgrundlagen vorgenommen [Barthel (1980), Mai (2004)]. Hier zeigen sich im Bereich seeseitig von Bremerhaven abhängig von Windrichtung und Ort signifikante Wellenhöhen deutlich über 1 m . Mittlere
Verhältnisse zur Klassifizierung wie in Bild 5 können nur abgeschätzt werden. Es ist anzunehmen, dass diese im Jahresmittel unter 1 m liegen. Die Form der Außenweser bestätigt
durch die langgestreckten Tiderinnen und das Fehlen von Barriereinseln bereits den dominanten Einfluss der Tide auf die morphologische Entwicklung (vgl. [Masselink und Hughes
(2003)]).
6
Hinweis: Unter Annahme einer Rayleigh Verteilung entspricht die mittlere Wellenhöhe 64%
der signifikanten Wellenhöhe
Seite 13
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Bild 5:
Charakterisierung eines Ästuar als gezeiten- oder seegangsdominiert [Masselink
und Hughes (2003)]. Der in der Weser vorzufindende Wertebereich ist gestrichelt markiert und zeigt die Tidedominanz des Weser-Ästuars.
Der Einfluss einzelner Größen ist in der schematischen Darstellung in Bild 6 abgebildet
[Masselink und Hughes (2003)]. Im Außenbereich dominieren Tide und Seegang die morphologischen Änderungen, wohingegen im Inneren des Ästuars oberwassergetriebene Änderungen überwiegen. Die Quellen des Sedimenttransports sind marine Sedimente und
fluviale Sedimente, die von Außen in das Ästuar eingetragen werden, sowie Umlagerungen
im Inneren.
Seite 14
Januar 2012
Bild 6:
Schematische Darstellung der (a) morphologischen Einflussgrößen in einem
tidedominierten Ästuar sowie (b) deren relative Bedeutung entlang des Ästuars
Weitere morphologische Änderungen im Ästuar sind anthropogenen Ursprungs, insbesondere durch den Bau von Hafenanlagen (z.B. neuer Container-Terminal bei Bremerhaven (CT
IV), Jade-Weser-Port) oder Anpassungen der Fahrrinne. Eine Übersicht der einzelnen Maßnahmen findet sich bei [Lange et al. (2008)].
3.2 Sedimentologie
Die Sohle im Bereich des Fahrwassers wird von Sanden dominiert. Dabei überwiegen in der
Außenweser Mittelsande mit Feinsandanteilen und im Bereich der Unterweser Mittelsande
mit Grobsandanteilen (vgl. Bild 7). Abweichend davon befinden sich im Bereich der Trübungszone (W-km 55 – W-km 66) vorwiegend schluffige Sedimente. Die Zusammensetzung
der Sedimente im schluffigen Bereich ist zeitlich nicht konstant sondern zeigt deutliche Änderungen, zum Beispiel eine Abnahme der feinen Anteile nach hohen Oberwasserabflüssen.
Seite 15
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100
Siebdurchgang [ % ]
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Weser - km
Kies
Bild 7:
Grobsand
Mittelsand
Feinsand
Schluff
Sedimentinventar der Weser entlang der Richtfeuerlinie auf Basis von Greiferproben
Die auf Basis von Fernerkundungsdaten und Sedimentproben erstellte Wattklassifizierung
(Bild 8) zeigt die abnehmende Korngröße von See Richtung Küste, die als Übergang von
Sandwatt in Mischwatt, bzw. von Mischwatt in Schlickwatt zu erkennen ist [Meyer and Ragutzki (1999)].
Seite 16
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Bild 8:
Sedimentverteilung im niedersächsischen Wattenmeer [Meyer and Ragutzki
(1999)]
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3.3 Hydrodynamik
3.3.1 Strömung und Gezeiten
Die Tidedynamik der Weser wird durch die aus Nordwesten in das Ästuar einlaufende halbtägliche Tidewelle geprägt. Im Bereich der Unterweser erhöht sich der Einfluss des Oberwasserzuflusses zunehmend. Die trichterartige Form der Außenweser und die weitere Einengung des Querschnitts von Bremerhaven bis Bremen führen zu einem Anstieg des Tidehubs. Dem Anstieg des Tidehubs wirkt die dissipative Wirkung der Bodenreibung entgegen.
Wie in Bild 9 zu sehen ist, überwiegt der Einfluss der Querschnittseinengung den der Dämpfung, der Tidehub nimmt stromauf zu. Daher wird das Weser-Ästuar als hypersynchron bezeichnet. Mit einem Tidehub zwischen 2,8 m und 4,1 m [Lange et al. (2008)] lässt sich das
Weser-Ästuar als meso- bis makrotidal klassifizieren. Da es im Außenbereich Schichtungen
des Salzgehaltes geben kann [Grabemann (1992)], wird das Weser-Ästuar jedoch gemeinhin
als mesotidal eingestuft. Neben der Verformung durch den Einfluss der Geometrie, wird die
Tidewelle durch Bodenreibung, Reflexion am Wehr und Einengung im Ästuar verformt, so
dass es zu einer asymmetrischen Form der Tidekurve kommt (Bild 9).
3,00
ALW
DWG
NUF
RSS
Wasserstand [ mNN ]
2,00
BAL
ELS
OSL
VEG
BRA
FAR
RFL
HBWB
1,00
0,00
- 1,00
- 2,00
- 3,00
08.06.02 03:00
Bild 9:
08.06.02 06:00
08.06.02 09:00
08.06.02 12:00
08.06.02 15:00
08.06.02 18:00
08.06.02 21:00
Verformung der Tidekurve am Beispiel von Wasserstandsganglinien an den
Pegelpositionen entlang des Weser-Ästuars
Die Ausbau- und Strombaumaßnahmen in Außen- und Unterweser des vergangenen Jahrhunderts haben zu relativ großen Tidehüben geführt (s. Bild 10). Der mittlere Tidehub steigt
fast linear zwischen den Pegeln Leuchtturm Alte Weser (km 115) und Nordenham (km 66)
von rd. 2,9 m auf rd. 4,0 m an. In Bremen-Oslebshausen (km 9) wird der mittlere Tidehub mit
4,10 m angegeben.
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4,50
MThb [ m ]
4,00
3,50
3,00
2,50
2,00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Weser km
Bild 10:
Mittlerer Tidehub für den Zeitraum 1996 - 2005 (WSA Bremen)
Die Verformung der Tidekurve spiegelt sich in den Eintrittzeiten des Thw und Tnw wider. Das
Thw tritt in Bremen etwa 1 h 50 min später ein als in Bremerhaven, das Tnw etwa 2 h 50 min
später. Die Energieumwandlung beim Fortschreiten der Tidewelle in die Weser sowie der
Oberwasserabfluss bewirken, dass die Flutdauer generell kürzer als die Ebbedauer ist, wobei die Flutdauer stromaufwärts abnimmt und die Ebbedauer in entsprechendem Maße zunimmt. Die Flut dauert in Bremen etwa 5 h 10 min die Ebbe etwa 7 h 10 min, dagegen ist die
Tide in Bremerhaven ausgeglichener: Flutdauer etwa 6 h und Ebbedauer etwa 6 h 30 min
(vgl. Tabelle 7).
Tabelle 7: Hydrologische 10 Jahres-Mittelwerte der Weser für 1996-2005 7
Kürzel
Bezeichnung / Name
ALW
BAL
NUF
BRA
ELS
FAR
VEG
OSL
HBWB
Alte Weser
Bremerhaven Alter Leuchtturm
Nordenham Unterfeuer
Brake
Elsfleth
Farge
Vegesack
Oslebshausen
Gr. Weserbrücke
7
UW km
115,00
66,67
55,80
39,20
33,33
26,25
17,85
8,38
0,03
MThw
m NN
1,37
1,81
1,95
2,09
2,18
2,23
2,36
2,47
2,52
Te
MTnw MThb Tf
m NN
m
h:min
h:min
-1,50
2,87
06:22
06:00
-1,95
3,76
06:00
06:30
-2,00
3,95
06:15
06:15
-1,81
3,90
05:30
06:55
-1,68
3,86
05:25
07:00
-1,59
3,82
04:55
07:30
-1,55
3,91
05:00
07:20
-1,65
4,12
05:07
07:12
-1,58
4,10
00:30
11:55
Aktuelle hydrologische Werte sind über das Internet unter
hb/gewaesserkunde/wasserstandsdaten/wasserst_tab/index.html abrufbar.
http://www.wsv.de/wsa-
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3.3.2 Oberwasserabfluss
Hydrologische Werte für den Abfluss der Weser bei Intschede gehen aus dem gewässerkundlichen Jahrbuch für das Jahr 2002 hervor [NLWKN (2005)]. Die Weser besitzt bei Intschede (letzter tidefreier Pegel) ein Einzugsgebiet von 37.720 km2 und bei Bremerhaven von
45.600 km2. Der mittlere Festlandsabfluss beträgt etwa 300 m3/s. Minimale Werte um 100
m3/s treten im Spätsommer oder Herbst auf, maximale Werte größer als 1.000 m3/s überwiegend im Frühjahr. Der häufigste Wert liegt bei ca. 168 m³/s. Im Abflussjahr 2002 (hydrologisches Jahr 01.11. des Vorjahres bis 31.10.) betrug der Jahresmittelwert 462 m3/s (Mittel der
Jahre 1941/2001: MQ = 327 m3/s), das Minimum 166 m3/s am 06.11.2001 (MNQ 1941/2001
= 118 m3/s und das Maximum 1670 m3/s am 03.03.2002 (MHQ1941/2001 = 1.230 m3/s).
Damit handelt es sich bei dem Jahr 2002 eher um ein „nasses Jahr“ mit höheren Abflüssen
als im Mittel (Bild 11).
Bild 11:
Häufigkeitsverteilung des Oberwasserabflusses der Weser für 2002 im Vergleich
zum langjährigen Mittel (1980 - 2009)
3.4 Salztransport
Aus der Nordsee dringt salziges Meerwasser mit ca. 34 PSU in die Deutsche Bucht ein,
vermischt sich dort mit dem kontinentalen Süßwasserabfluss, so dass im Übergangsbereich
zum Weser-Ästuar nur noch geringere Salzgehalte von ca. 32 PSU vorzufinden sind
[Janssen et al. (1999)]. Das Oberwasser der Weser selbst ist durch den Salzabbau stromauf
kein reines Süßwasser sondern weist einen Salzgehalt von etwa 0,5 PSU bis 1 PSU auf. Die
Lage der Brackwasserzone ist überwiegend von den Gezeiten (tägliche Ungleichheit, SpringNipp-Zyklus), der Lage des Mittelwassers in der Nordsee und den Oberwasserverhältnissen
abhängig. Die Salzgehalte an einzelnen Messpositionen zeigen damit eine Variabilität auf
unterschiedlichen Zeitskalen von Tagen (halbtägliche Gezeit), über Wochen (Spring-NippZyklus) bis hin zu saisonalen Signalen (Oberwasserabfluss, Mittelwasserlage Nordsee). Im
langfristigen Mittel liegt die Brackwasserzone bei Flutstromkenterung im Bereich von W-km
45 – 70 und bei Ebbestromkenterung bei W-km 60 – 92 [Lange et al. (2008)]. Die Variation
des Salzgehaltes über einen Tidezyklus kann stellenweise über 14 PSU betragen (Bild 12,
Seite 20
Januar 2012
c). In dem Bereich der Brackwasserzone liegt die Variation des Salzgehaltes im Mittel bei
über 12 PSU.
In der Vertikalen zeigt die Salzgehaltsverteilung Unterschiede während der einzelnen Tidephasen. Während der Flutströmung (Bild 12, b) ist die Wassersäule generell gut durchmischt, wohingegen bei Ebbeströmung (Bild 12, a) zeitweise eine stabile Schichtung entstehen kann. Es bildet sich in der Weser also kein so ausgeprägter Salzkeil aus, wie dieser in
Ästuaren mit geringerem Energieeintrag (microtidal) zu finden wäre.
3.
mNN
mNHN
0
-3.
a
-6.
-9.
-12.
-15.
minimaler Salzgehalt (Mit)
10**-3
-18.
-21.
-24.
3.
0
9.
18.
33.
mNN
mNHN
0
-3.
b
-6.
-9.
-12.
-15.
maximaler Salzgehalt (Mit)
10**-3
-18.
-21.
0
-24.
3.
9.
18.
33.
mNN
mNHN
0
-3.
-6.
c
-9.
-12.
-15.
Salzgehaltsvariation (Mit)
10**-3
-18.
-21.
-24.
0
6.
12.
W-km 40
Bild 12:
20.
W-km 60
W-km 80
Berechnete Tidekennwerte des Salzgehaltes entlang der Richtfeuerlinie des
Weser-Ästuars auf Basis von Modellsimulationen: (a) minimaler Salzgehalt, (b)
maximaler Salzgehalt, (c) Salzgehaltsvariation. Die Berechnung der Tidekennwerte erfolgte jeweils als zeitliches Mittel über einen Spring-Nipp-Zyklus bei einem Abfluss von ca. 300 m³/s.
Die Schichtung zur Ebbestromphase ist hydrodynamisch relevant, da sich durch die entstehenden vertikalen Dichteunterschiede eine Dämpfung der vertikalen Turbulenz und damit ein
Einfluss auf den Sedimenttransport ergeben. Wie beispielhaft in Bild 13 für eine Sondermessposition bei Nordenham (W-km 58) dargestellt, beträgt der Unterschied im Salzgehalt in
der Vertikalen bis zu 3 PSU auf einer Distanz von 4 m.
Seite 21
12.01.2012
Bild 13:
Gemessener Salzgehalt bei Weser-km 58 während der Messkampagne 2002 zur
Verdeutlichung der zeitweisen Schichtung in den Ebbephasen
3.5 Sedimenttransport
Die anfangs genannten Fragestellungen für das Modellsystem umfassen auch die Modellierung des Sedimenttransports, insbesondere des suspendierten Sedimenttransports. Weitergehende Fragestellungen wie die morphologische Entwicklung und langfristige Sedimenttransporte sind dagegen nicht Gegenstand geplanter Untersuchungen. Vor diesem Hintergrund kann der Sedimenttransport vereinfacht als die Summe aus Suspensions- und Geschiebetransport verstanden werden. Hier ist insbesondere der Suspensionstransport von
Interesse, bei dem Sedimente mit dem Wasserkörper transportiert werden. Rollende oder
springende Transporte als Geschiebe am Boden sind für die geplanten Untersuchungen von
untergeordneter Bedeutung. Ebenso ist Transport von Feinmaterial durch den Wind ohne
Bedeutung für die vorliegenden Fragestellungen. Das transportierte Material wird entweder
im Untersuchungsgebiet umgelagert oder über die Ränder eingetragen. Im Folgenden wird
kurz auf die zu erwartenden Prozesse und deren Bedeutung eingegangen.
Der Eintrag über die Ränder setzt sich aus dem Eintrag am seeseitigen Rand und den Eintrag mit dem Oberwasser zusammen. Der gesamte jährliche Sedimenteintrag über das
Oberwasser bei Intschede (hydrologisches Jahr 2001) lag bei 733.811 t (Mittelwert 19702002: 535.434 t). Die mittlere Konzentration suspendierter Sedimente mit 40 g/m3 entspricht
in 2002 dem langjährigen Mittel (1979/2002: 40 mg/l). Die höchste Konzentration suspendierter Sedimente lag bei 254 mg/l im Sommer des Jahres (1970/2002 851 mg/l).
Der Eintrag über den seeseitigen Rand ist nicht durch Messungen bestimmt, es ist jedoch
davon auszugehen, dass Sedimente mit dem Küstenlängstransport aus dem niedersächsischen Wattenmeer in das Jade-Weser-Ästuar ein- und wieder ausgetragen werden.
Seite 22
Januar 2012
Wichtigster Prozess für den kurzfristigen (Zeitraum von Wochen) Sedimenttransport ist die
Umlagerung von Sedimenten im System. Diese ist zum einen natürlichen Ursprungs, wie
dem tidebedingten Sedimenttransport und zum anderen anthropogenen Ursprungs, wie den
Unterhaltungsbaggerungen. Der tidegetriebene Sedimenttransport ist räumlich und zeitlich
variabel. Für den Bereich der Fahrrinne kommt es, abhängig von der Oberwassersituation,
abschnittsweise zu einem Stromauftransport von Feinsedimenten. Eine Geschiebezugabe
zur Stabilisierung der Sohle wie im Binnenbereich ist nicht notwendig.
Der Stromauftransport von Feinsedimenten entsteht durch die Tidedynamik. Auch wenn sich
im Querschnittsmittel eine Ebbstromdominanz der Weser ergibt, so werden mit der sohlnah
höheren Flutstromgeschwindigkeit mehr Sedimente stromauf transportiert als durch die
geringere Ebbestromgeschwindigkeit wieder stromab gelangen („tidal pumping“). Numerische Untersuchungen haben für die Weser gezeigt, dass der Stromauftransport durch die
Tideasymmetrie erklärt werden kann [Lang (1990)]. Auf diese Weise können marine Sedimente ihren Weg in die bremischen Häfen finden.
Am landseitigen Rand der Brackwasserzone existiert in der Weser ein Bereich hoher Konzentration suspendierter Sedimente, die Trübungszone. Hier übersteigt die Konzentration
suspendierter Sedimente die Konzentration im übrigen Ästuar um ein Vielfaches. Der lokale
Sedimenttransport im Bereich der Trübungszone kann vereinfacht als ein Kreislauf aus Resuspension des Bodenmaterials stromab der Trübungszone, Advektion mit dem Flutstrom,
Deposition stromauf der Trübungszone und erneute Resuspension mit dem advektiven Ebbestromtransport verstanden werden [Lang et al. (1989)]. Der Ursprung dieser sogenannten
sekundären Quellen ist noch Gegenstand aktueller Untersuchungen. So kann die eigentliche
Entstehung einer Trübungszone durch unterschiedliche Prozesse bestimmt werden [Dyer
(1997)]. Die einfachste Modellvorstellung ist die einer ästuarinen Zirkulation („estuarine circulation“ oder „gravitational circulation“), bei der das am Boden einströmende Salzwasser
Sediment stromauf transportiert, bis zu dem Punkt vollständiger Vermischung des Salzwassers mit dem Süßwasser des Oberstroms. Dieses sehr einfache Modell ist in der Weser nur
eingeschränkt gültig, da die Wassersäule gut durchmischt ist und sich kein klassischer Salzkeil ausbildet. Vielmehr kann der Stromauftransport von suspendierten Sedimenten durch die
stärkere vertikale Vermischung während der Flutströmung (Sediment ist höher in der Wassersäule), im Vergleich zur Ebbeströmung (die haline Schichtung unterdrückt den vertikalen
Aufwärtstransport in der Wassersäule) erklärt werden (Bild 14). Durch die bessere vertikale
Vermischung während des Flutstroms wird ein Sedimentteilchen näher an der Oberfläche mit
größerer Geschwindigkeit stromauf transportiert, als es mit dem stärker geschichteten Ebbestrom bodennäher wieder stromab transportiert wird.
Seite 23
12.01.2012
0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
12
Flutströmung
flood
current
[mNN]
0
12
100
300
500
700
100
[mNN] 0
[mNN] 0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
12
300
500
700
300
500
700
Ebbeströmung
ebb current
[mNN]
12
100
300
500
700
100
Querprofil [m]
Querprofil [m]
SSC [ kg/m³[ ]mg / l ]
Schwebstoffgehalt
current velocity [ m/s[ m/s
] ]
Strömungsgeschwindigkeit
0.0
Bild 14:
0.5
1.0
1.5
2.0
0
1000
2000
3000
4000
Gemessene Strömungsgeschwindigkeit (links) und Konzentration suspendierter
Sedimente (rechts) für voll ausgeprägte Flutströmung (oben) und voll ausgeprägte Ebbeströmung (unten) für das Profil QP 3 (W-km 56,6) [AquaVision, 2009]
Tiefe [mNHN]
Die genaue Lage der Trübungszone ist von Oberwasserabfluss und Mittelwasserlage abhängig. Für eine typische Sommersituation ist in Bild 15 die Trübungszone während einer
Messfahrt von Bremerhaven nach Bremen im Längsprofil dargestellt. Die Messung wurde mit
einsetzender Flutströmung begonnen, die einzelnen Messwerte sind jedoch nicht tidephasengleich aufgenommen
Bremerhaven
Bild 15:
Seite 24
Weser km
 Bremen
[ mg/l ]
Gemessenes Längsprofil der Konzentration suspendierter Sedimente in der
Weser (nicht tidephasengleich) [AquaVision, 2009]
Januar 2012
In 2009 wurde eine Messkampagne zur Abschätzung des Stromauftransports von Sedimenten gestartet [AquaVision, 2009]. Für einzelne Querschnitte wurden Ganztidenmessungen
durchgeführt. In Bild 16 sind die Ergebnisse für die Messposition QP3 (W-km 56,6) dargestellt [Maushake, unveröffentlicht 8 ]. Die Messung von Tnw bis Tnw zeigt den Durchfluss bei
Flutströmung von 4256 m³ und bei Ebbeströmung von 4717 m³, die Differenz daraus bildet
den Oberwasserabfluss. Charakteristisch für die Weser ist die Ebbstromdominanz (vEM 0.61
m/s > vFM 0.55 m/s). Trotz fast gleicher mittlerer Konzentration suspendierter Sedimente
während Ebbe- und Flutströmung ergibt sich für diese Situation ein Stromauftransport von
Sedimenten von rechnerisch 4669 t Trockensubstanz pro Tide. Die Unsicherheit bei der
Bestimmung der Transporte ist jedoch sehr hoch, so dass zukünftige Messungen diese
Abschätzung zunächst noch bestätigen müssen.
Bild 16:
Zeitreihe der Querprofilmessung QP3 für a) Wasserstand, b) Durchfluss, c)
Strömungsgeschwindigkeit, d) suspendierte Sedimentkonzentration und e)
Transport
8
Vergleiche entsprechende Berechnung für das Ems-Ästuar unter:
http://vzb.baw.de/publikationen.php?file=kolloquien/0/ems_ssc_kolloq_Notizen.pdf
Seite 25
12.01.2012
Im Vergleich zu den transportierten Sedimentmengen ist der Eingriff durch Unterhaltungsbaggerungen nicht zu vernachlässigen. Im Weser-Ästuar werden zwischen 4 und 8 Mio. m³
Sediment jährlich gebaggert. Das gebaggerte Material ist ein Gemisch aus Sedimenten und
Wasser. Unter der Annahme einer Dichte des Sediments von 2650 kg/m³ und einem mittleren Wassergehalt des gebaggerten Materials von 40%, entspricht dies ca. 6,4 bis 12,7 Mio. t
Trockensubstanz pro Jahr oder umgerechnet ca. 8800 t bis 17.700 t Trockensubstanz pro
Tide.
3.6
Seegang
In Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit kann der Seegang signifikante Wirkungen auf
den Sedimenttransport in der Außenweser haben. Im Rahmen der morphodynamischen
Untersuchungen zur Weseranpassung wurde in Anbetracht der Topographie des Untersuchungsgebietes und der vorherrschenden Windverhältnisse folgende Charakteristik abgeschätzt:

Aufgrund der großen Fließquerschnitte und großen Wassertiefen der Außenweser kann
Seegang aus nordwestlichen Richtungen in Abhängigkeit der Tidephase sehr weit von
der Deutschen Bucht in die Außenweser hineinlaufen.

Aufgrund der großen Fetchlängen sowie der großen Wassertiefen der Außenweser wird
insbesondere bei nordwestlichen Winden ein bereits vorherrschender Seegang in der
Außenweser noch lokal verstärkt und kann je nach Tidephase zu einer Belastung insbesondere der Wattgebiete Wurster Watt und Hohe Weg Watt führen.

Der Seegang wird auch auf die Wattgebiete, insbesondere Wurster Watt und Hohe Weg
Watt, transportiert und kann je nach Tidephase und Seegangserscheinungsform zu einer
weiteren Belastung der Sohle beitragen.
Die Verteilung der Schlickwatten macht auch die Seegangswirkung deutlich. Durch die vorherrschende Westwindlage kommt es zu einer seegangsbedingten Umlagerung feiner Sedimente aus dem östlichen Teil des Jadebusens in den Westen [Knoch (2004)].
3.7
Meteorologie
Die mittleren Windverhältnisse an der Station Alte Weser für den Zeitraum 1979-2002 sind in
Bild 17 dargestellt. Winde aus dem Richtungssektor West-Südwest sind vorherrschend, es
gibt jedoch auch Ostwindlagen. Die höchsten Windgeschwindigkeiten (> 18 m/s) stammen
vorwiegend aus südwestlichen bis westlichen und nördlichen Richtungen.
Seite 26
Januar 2012
ALW-2002 (10 m)
Windgeschwindigkeit
skalare Windgeschwindigkeit
N
Windstille 0 Bft
leichter Zug 1 Bft
leichte Brise 2 Bft
schwache Brise 3 Bft
maessige Brise 4 Bft
frische Brise 5 Bft
starker Wind 6 Bft
steifer Wind 7 Bft
stuermischer Wind 8 Bft
Sturm 9 Bft
schwerer Sturm 10 Bft
orkanartiger Sturm 11 Bft
Orkan 12 Bft
15.0 %
NNW
12.0 %
NW
NO
9.0 %
6.0 %
WNW
von 0 bis
von 0.4 bis
von 1.8 bis
von 3.6 bis
von 5.8 bis
von 8.5 bis
von 11. bis
von 14. bis
von 17. bis
von 21. bis
von 25. bis
von 29. bis
> 34. m/s
0.4 m/
1.8 m/
3.6 m/
5.8 m/
8.5 m/
11. m/
14. m/
17. m/
21. m/
25. m/
29. m/
34. m/
ONO
3.0 %
W
O
WSW
OSO
SW
SO
SSW
SSO
S
Bild 17:
Stationsname: Alte Weser 10124
Zeitraum der analysierten Messung:
00:00-01.01.1979
00:00-01.01.2003
Mittlere Jahreswindrose der Station Alte Weser 1979 - 2002 auf Basis gemessener Windgeschwindigkeiten des DWD (Messhöhe 32 mNHN, umgerechnet auf
10 mNHN)
Seite 27
12.01.2012
4
4.1
Modellaufbau
Konzeptionelles Modell
Für die naturähnliche Wiedergabe der Hydrodynamik und des Stofftransports (Salz und
suspendierte Sedimente) im Weser-Ästuar sind die prägenden Prozesse (vgl. Bild 18) in das
Modell zu integrieren. Die Topographie muss die Tiefenverteilung und Querschnitte möglichst genau abbilden, kleinskalige Phänomene wie Transportkörper oder einzelne Hafenanlagen haben dagegen für das Gesamtsystem nur eine geringe Wirkung. Die Hydrodynamik
wird durch den Verlauf der Tidewelle und den Oberwasserabfluss bestimmt. Windgetriebene
Strömungen oder Auslenkungen der Wasserspiegellage können im Bereich der Außenweser
ebenfalls deutlichen Einfluss haben. Die Salzgehalte sind geprägt von der Vermischung
salzigen Nordseewassers mit dem Süßwasser aus dem Oberwasserabfluss. Im Ästuar haben barokline Prozesse und die turbulente vertikale Vermischung eine wesentliche Bedeutung für den Salztransport. Der Transport von suspendierten Sedimenten erfolgt in einer
Abfolge aus Deposition und Resuspension mit der tidegetriebenen Strömung. Die Seegangswirkung trägt zur Mobilisierung des Sediments bei, das dann mit der Tide oder windgetriebener Strömung transportiert wird. Thermische Schichtung und thermisch angetriebene
barokline Strömungen sind im gut durchmischten Weser-Ästuar nicht prägend.
Wind
Oberwasser
barokline Prozesse
Seegang
Tidewelle
Turbulenz
Bild 18
Interne Wellen
Deposition und
Resuspension
Schematische Übersicht der relevanten Prozesse im Ästuarbereich (nach
[Nittrouer und Wright (1993)])
Typische Simulationszeiträume für wasserbauliche Fragestellungen sind einzelne Tiden oder
ein Spring-Nipp-Zyklus. Hydraulische Fragestellungen und insbesondere die Bewertung von
Veränderungen in der Topographie (Fahrrinnenanpassungen, Bauwerke) lassen sich auf
Seite 28
Januar 2012
Basis dieser zeitlichen Skalen bereits umfassend bewerten. Bei den im Rahmen von Unterhaltungsfragestellungen langsamer verlaufenden Sedimenttransportprozessen (Verschlickung, Kolkbildung) sind jedoch längerfristige Prozesse zu betrachten, die den Betrieb des
Modells über einen längeren Zeitraum (> Monate) erforderlich machen. Daraus ergibt sich
die Notwendigkeit ein Modell aufzubauen, dass örtlich grob genug diskretisiert ist, um über
lange Zeiträume rechnen zu können, dabei aber die wesentlichen Prozesse noch ausreichend genau auflöst.
4.2
Modellierungssystem
Die Umsetzung des konzeptionellen Modells erfolgt mit Hilfe der Verfahren 9 UnTRIM und
SediMorph (Bild 19). Am seeseitigen Rand werden Tide und Mittelwasserlage eingesteuert,
am landseitigen Teil der Oberwasserabfluss. An der Oberfläche erfolgt ein Energieeintrag
aus der Windschubspannung. Eine detaillierte Beschreibung der Anfangs- und Randwerte
folgt in den nächsten Abschnitten. Vermischungsprozesse im Wasserkörper werden durch
eine dreidimensionale Berechnung berücksichtigt. Turbulente Prozesse sind mit Hilfe eines
Zwei-Gleichungsmodells (k- Modell) abgebildet.
Tide / Mittelwasserlage
3D Hydrodynamik / Stofftransport
(UnTRIM 2007)
Wind
2D Sedimenttransport
(SediMorph)
Oberwasser
Bild 19:
Modellierungsansatz für das Jade-Weser-Ästuar
9
Beschreibung der numerischen Verfahren im BAWiki unter
http://www.baw.de/methoden/index.php5/Hauptseite
Seite 29
12.01.2012
UnTRIM ist ein semi-implizites Finite-Differenzen- bzw. Finite-Volumen-Verfahren für unstrukturierte orthogonale Gitter zur Simulation stationärer und instationärer Strömungs - und
Transportprozesse in Gewässern mit freier Oberfläche [Casulli und Walters (2000), Casulli
und Zanolli (2002)]. UnTRIM löst die Kontinuitätsgleichung inkompressibler Fluide, die Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichung für den Impuls und die Advektions-DiffusionsGleichung für Salz, Temperatur und fraktionierte Sedimente. Als Ergebnis werden in Abhängigkeit von Ort und Zeit die physikalischen Größen Wasserspiegelauslenkung, Strömungsgeschwindigkeit, Stoffkonzentrationen, Turbulenz und Fluiddichte berechnet. Durch die Diskretisierung auf einem unstrukturierten Gitter können auch komplexe Topographien mit einer
im Vergleich zu strukturierten Gittern geringeren Anzahl an Elementen abgebildet werden.
Dies ist insbesondere in Ästuaren wichtig, da die Auflösung zwischen dem großflächigem
Außenbereich und engen Flussschläuchen im landseitigen Teil dem Problem jeweils optimal
angepasst werden kann. In der Vertikalen werden Schichten konstanter Tiefe der Schichtgrenzen (z-Schichten genutzt). Als semi-implizites Verfahren vereint UnTRIM die Stabilität
eines impliziten Verfahrens mit der Performanz eines expliziten Verfahrens. Für die vorliegende Untersuchung wurde die Version UnTRIM 2007 verwendet, die sich durch Verbesserungen des Advektionsverfahrens und des Algorithmus zur Simulation des Überflutens und
Trockenfallens auszeichnet [Casulli (2009)].
SediMorph [Malcherek et al. (2005)] wurde als Morphologie-Modul von der BAW entwickelt.
Es berechnet die Rauheitswirkung des Bodens auf Basis des Sedimentinventars als Kornrauheit und von kleinskaligen Sohlformen (Riffeln) als Formrauheit. Das Sedimentinventar
wird fraktioniert abgebildet, das heißt es werden Kornklassen mit spezifischen Eigenschaften
(Dichte, Durchmesser, Sinkgeschwindigkeit, Transportart – Geschiebe oder Suspension)
vorgegeben. Als Ergebnis der angreifenden Strömung und der Rauheit wird die Sohlschubspannung berechnet und darauf basierend Geschiebetransport sowie Erosionsraten von
suspendierten Sedimenten berechnet. In der vorliegenden Untersuchung werden die Fraktionierung gemäß Tabelle 8 angenommen. Dichte und Porosität des Sediments sind konstant
als 2650 kg/m³ bzw. 40% gesetzt.
Tabelle 8: Fraktionierung des Sedimenttransportmodells
Seite 30
Fraktion
Durchmesser [mm]
Transportart
Feinschluff
0.012
Suspension
Mittelschluff
0.0235
Suspension
Grobschluff
0.0465
Suspension
Feinsand
0.1875
Geschiebe
Mittelsand
0.375
Geschiebe
Grobsand
0.75
Geschiebe
Kies
33.0
Geschiebe
Januar 2012
4.3
Analysegrößen zur Beschreibung der Modellgüte
4.3.1 Hinweis zum Vergleich von Messungen und berechneten Größen
Die natürliche Topographie des Weserästuars wurde für die Berechnung diskretisiert, das
heißt in verschiedene Teilvolumina unterteilt. Die im Modell berechneten Größen spiegeln
einen Mittelwert über das jeweilige Teilvolumen wieder, können also streng genommen nicht
mit einer Punktmessung in der Natur verglichen werden. Für die in der Weser vorliegenden
hydrodynamischen Verhältnisse ist ein Vergleich für punktförmig gemessene Wasserstände
noch gut möglich, da nicht von Diskontinuitäten (z.B. einer Bore) auszugehen ist. Die Diskretisierung des Gitters ist fein gegenüber der Längenskala der Tidewelle. Bei dem Vergleich
von Strömungsgeschwindigkeiten sind jedoch sehr kleinräumige Strukturen und Effekte
lokaler topographischer Änderungen auf die Messung möglich und in einigen Messungen
vorhanden. Hier ist nicht zu erwarten, dass das numerische Verfahren die zeitliche und
räumliche Variabilität der Messungen zeigt, sondern vielmehr einen räumlich und zeitlich
glätteren Zustand, der die Hydrodynamik auf der vom Gitter aufgelösten Skala beschreibt.
So sind beispielsweise kleinräumige Walzenstrukturen oder der turbulente Nachlauf nur in
parametrisierter Form, d.h. als Änderung der Diffusion bzw. Viskosität, im Modell enthalten.
4.3.2 Wasserstände
Der Vergleich von modellierten mit gemessenen Wasserstandsdaten erfolgt an ausgewählten Pegelpositionen im gesamten Modellgebiet (vgl. Bild 2) in Form von Tidekennwertanalysen. Das Analyseverfahren der Tidekennwertanalyse ist für Ausbauuntersuchungen standardisiert und auf den Internetseiten der BAW dokumentiert 10 .
Für die berechneten Tidekennwerte werden die folgenden statistischen Kenngrößen berechnet:

Mean absolute error (MAE)
MAE 

1
N
N
 Mod
i 1
i
 Messi
Mean error oder Bias (ME)
ME 
1
N
N
 Mod
i 1
i
 Messi 
4.3.3 Strömungsgeschwindigkeiten
Gemessene Strömungsgeschwindigkeiten liegen für einzelne Messkampagnen vor und
können daher nur in diesen Zeiträumen mit Modellergebnissen verglichen werden. Der Vergleich der Zeitreihen erfolgt zum einen qualitativ und zum anderen als statistischer Vergleich
der Häufigkeiten bestimmter Geschwindigkeitsklassen.
10
http://www.baw.de/methoden/index.php5/Hauptseite
Seite 31
12.01.2012
4.3.4 Salzgehalte
Salzgehaltsmessungen liegen ebenfalls für einzelne Messkampagnen vor, hier erfolgt ein
Zeitreihenvergleich analog zum Wasserstand auf Basis der Tidekennwerte.
4.3.5 Suspendiertes Sediment
Die berechnete Konzentration von suspendiertem Sediment kann näherungsweise mit Messungen der Trübung an einzelnen Messpositionen verglichen werden. Über diesen Vergleich
lassen sich Systemeigenschaften überprüfen, dieser Ansatz erlaubt jedoch keinen quantitativen Vergleich.
4.4
Modelltopographie
4.4.1 Modellgebiet
Das Modellgebiet (vgl. Bild 19) des verwendeten HN-Modells wurde so gewählt, dass die
maßgebenden physikalischen Prozesse hinsichtlich der Hydrodynamik und des Stofftransports des Weser-Ästuars simuliert werden können. Der offene seeseitige Rand des Modells
verläuft von Spiekeroog bogenförmig entlang der SKN - 20 m Tiefenlinie durch die Deutsche
Bucht bis nach Sahlenburg westlich von Cuxhaven. Die Jade ist vollständig enthalten, da der
Wassermassenaustausch zwischen Jade und Weser über das Hohe Weg Watt für eine
naturähnliche Abbildung der Außenweser berücksichtigt werden muss. Das Modell der Weser setzt sich stromauf bis zum Wesersperrwerk Bremen-Hemelingen fort, bildet also den
gesamten tidebeeinflussten Bereich der Weser ab. Die Nebenflüsse der Weser (Hunte,
Geeste, Lesum-Wümme-Hamme und Ochtum) sind nicht im Modell abgebildet. Durch diese
Vereinfachung kann eine deutlich bessere Performanz des numerischen Verfahrens erreicht
werden, die fehlenden Schwingungsräume insbesondere stromauf der Hunte sind jedoch bei
der Interpretation der Modellergebnisse zu berücksichtigen. Das Modell kann jedoch bei
Bedarf auch um Nebenflüsse und die die Stauhaltung oberhalb von Bremerhaven ergänzt
werden.
4.4.2 Horizontale Auflösung
Das Rechengitter für das numerische Modell wurde basierend auf den Tiefeninformationen
eines digitalen Geländemodells konstruiert [smile consult (2009)]. Um die numerischen Eigenschaften des Modellverfahrens optimal auszunutzen, wurden Rinnen im Außenbereich
und die Fahrrinne mit Flussschläuchen (Rechteckselementen) diskretisiert und Dreiecke am
Randbereich und auf den Watten genutzt (vgl. Außenweser in Bild 20 und Unterweser in Bild
21).
Die horizontale Auflösung orientiert sich daran wesentliche Effekte darzustellen, aber die
Simulation längerer Zeiträume zu ermöglichen. Das Gitter besteht aus 61.506 Elementen
und 117.557 Kanten mit einer Kantenlänge (Min – Median - Max) in der Außenweser von 35
m - 175 m - 845 m und der Unterweser 15 m - 60 m - 205 m. Dies entspricht einer Fläche
(Min – Median - Max) in der Außenweser von 1.180 m² - 30.000 m² - 348.470 m² und der
Unterweser von 400 m² - 4.000 m² - 26.270 m². Im Vergleich zu extrem hoch aufgelösten
Seite 32
Januar 2012
Gittern wie diese für Gutachten zur Untersuchung von Fahrrinnenanpassungen genutzt
wurden, ist die hier im Basismodell verwendete Auflösung geringer.
Bild 20:
Modellgitter und verwendete Topographie (mNHN) im Bereich Außenweser
Seite 33
12.01.2012
Bild 21:
Modellgitter und verwendete Topographie (mNHN) im Bereich Blexer Bogen
4.4.3 Vertikale Auflösung
Das Modell basiert auf Schichten gleicher Schichttiefe („z-Schichten“) mit einer durchgängigen Auflösung der Wassersäule von 1 m in der Vertikalen. Unabhängig davon wird die Topographie genauer beschrieben, da Zellen auch nur teilweise gefüllt sein können.
z
Wasserkörper
dz = 1 m
Boden
Bild 22:
Seite 34
Schematische Darstellung der vertikalen Auflösung
Januar 2012
4.5
Anfangsbedingungen
4.5.1 Wasserstand / Strömungsgeschwindigkeit
Das Modell wird ohne Wasserstandsauslenkung und mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von 0 m/s initialisiert.
4.5.2 Salzgehaltsverteilung
Die Salzgehaltsverteilung wurde in vorhergehenden Berechnungen ausgehend von einer
idealisierten Verteilung (0 PSU in der Unterweser, 32 PSU in der Außenweser) bis zu einem
für die vorliegenden Oberwasserverhältnisse dynamischen Gleichgewichtszustand berechnet. Dieser Gleichgewichtszustand wurde dann als Ausgangsverteilung genutzt.
4.5.3 Sedimentinventar
Basierend auf topographischen Informationen und hydrologischen Verhältnissen wurde das
Gesamtgebiet in Teilbereiche mit ähnlichen Eigenschaften zerlegt (z.B. Wattflächen, Fahrrinnen, etc.). Die verfügbaren Körnungslinien in diesen einzelnen Teilbereichen wurden dann
gemittelt und diese mittlere Körnungslinie dem Teilbereich als Sedimentinventar vorgegeben
(Bild 23).
Seite 35
12.01.2012
Bild 23:
4.6
Mittlerer Korndurchmesser der Anfangskornverteilung für den Systemzustand
2002
Randbedingungen
Wie in Abschnitt 2.2 beschrieben, wurden im Zeitraum von Juni 2002 bis Juli 2002 umfangreiche Naturmessungen durchgeführt, die es erlauben, das Modell mit Messdaten anzutreiben und die Modellergebnisse mit Messungen zu vergleichen.
4.6.1 Wasserstand
Der Wasserstand am offenen, seeseitigen Modellrand wird aus den Werten der Messungen
gesteuert.
4.6.2 Oberwasser
Am landseitigen Rand bei Bremen wird die gemessene Oberwassermenge, wie in Bild 24
dargestellt, eingesteuert.
Seite 36
Januar 2012
Abfluss Intschede
1800
1600
1400
[ m³ / s ]
1200
1000
800
600
400
200
0
01.01. 21.01. 10.02. 02.03. 22.03. 11.04. 01.05. 21.05. 10.06. 30.06. 20.07. 09.08. 29.08. 18.09. 08.10. 28.10. 17.11. 07.12. 27.12.
2002
Bild 24:
Oberwasser der Weser aus Abflussmessungen bei Intschede für das Jahr 2002.
Der Zeitraum der Modellierung vom 01. - 30.06. ist grün eingefärbt
4.6.3 Salzgehalt
Die Salzgehalte am seeseitigen Rand sind konstant bei 32 PSU, die Salzgehalte am landseitigen Rand konstant bei 0,75 PSU.
4.6.4 Suspendierte Sedimente
Der suspendierte Sedimenteintrag des Oberwassers ist konstant als 35 mg/l vorgegeben,
der Eintrag am seeseitigen Rand ist auf einen Hintergrundwert von 10 mg/l festgesetzt.
4.6.5 Windgeschwindigkeit
Der Vergleich des langjährigen Mittels der Windgeschwindigkeit (Bild 17) mit der Zeitreihe im
Untersuchungszeitraum (Bild 25) zeigt, dass der Juni 2002 eine Zeitspanne mit ausgeprägter
Westwindlage war. Dies ist auch im langjährigen Mittel die vorherrschende Windrichtung,
jedoch in geringerer Ausprägung.
Seite 37
12.01.2012
ALW-2002 (10 m)
Windgeschwindigkeit
skalare Windgeschwindigkeit
N
Windstille 0 Bft
leichter Zug 1 Bft
leichte Brise 2 Bft
schwache Brise 3 Bft
maessige Brise 4 Bft
frische Brise 5 Bft
starker Wind 6 Bft
steifer Wind 7 Bft
stuermischer Wind 8 Bft
Sturm 9 Bft
schwerer Sturm 10 Bft
orkanartiger Sturm 11 Bft
Orkan 12 Bft
30.0 %
NNW
25.0 %
NW
NO
20.0 %
15.0 %
WNW
von 0 bis
von 0.4 bis
von 1.8 bis
von 3.6 bis
von 5.8 bis
von 8.5 bis
von 11. bis
von 14. bis
von 17. bis
von 21. bis
von 25. bis
von 29. bis
> 34. m/s
0.4 m/
1.8 m/
3.6 m/
5.8 m/
8.5 m/
11. m/
14. m/
17. m/
21. m/
25. m/
29. m/
34. m/
ONO
10.0 %
5.0 %
W
O
WSW
OSO
SW
SO
SSW
SSO
S
Bild 25:
Seite 38
Stationsname: Alte Weser 10124
Zeitraum der analysierten Messung:
00:00-01.06.2002
00:00-01.07.2002
Mittlere Jahreswindrose der Station Alte Weser Juni 2002 auf Basis gemessener
Windgeschwindigkeiten des DWD (Messhöhe 32 mNHN, umgerechnet auf
10 mNHN)
Januar 2012
[ Grad ]
360
N
270
W
180
S
90
O
N
0
01.06.
04.06.
07.06.
10.06.
13.06.
10.06.
13.06.
16.06.
19.06.
22.06.
25.06.
28.06.
16.06.
19.06.
22.06.
25.06.
28.06.
20,00
Prognose Modell DWD
17,50
Messung DWD
15,00
[ m/s ]
12,50
10,00
7,50
5,00
2,50
0,00
01.06.
04.06.
07.06.
2002
Bild 26:
Windrichtung (oben) und Windgeschwindigkeit u10 (unten) aus Prognosemodell
und Messung des DWD (Messhöhe 32 mNHN, umgerechnet auf 10 mNHN) an
der Station Alte Weser für Juni 2002
4.6.6 Parameterwahl
Die wichtigsten für die Modellsteuerung verwendeten Modellparameter sind in Tabelle 9
dargestellt. Die Bodenreibung wird als Kalibrierungsparameter genutzt, wie in Abschnitt 5.2.1
beschrieben.
Tabelle 9: Übersicht der wesentlichen Modellparameter
4.7
Parameter
Wert
Zeitschritt t
30 s
Horizontale Tracerdiffusion
0,1 m²/s
Horizontale Momentumdiffusion
0,1 m²/s
Vertikale Vermischung
Zweigleichungsmodell k-
Bodenreibung
Variabel
Wiedergabe physikalischer Prozesse
4.7.1 Modellierte Größen und Prozesse

Auflösung der Tidewelle (Wasserstand, Strömung)

Advektion und Diffusion (Salzgehalt, Momentum)

Turbulenz (k-)

Windschubspannung

Windstau: Windstaueffekte über Nordatlantik als Änderung der Mittelwasserlage
(„surge“) am Modellrand aus Optimierung der internen Lösung
Seite 39
12.01.2012

Sedimenttransport (Suspension, Geschiebe)
4.7.2 Nicht-modellierte Größen und Prozesse

Atmosphärenaustausch

Temperatur

Seegangswirkung auf Strömung und Sedimenttransport

nicht-hydrostatische Prozesse

Rückwirkung morphologischer Änderungen auf die Hydrodynamik (variable Topographie)

Vertikalstruktur des Bodens
Seite 40
Januar 2012
5
Modellkalibrierung und -validierung
5.1 Allgemein
Die Kalibrierung und Validierung des Modells fand für den Juni 2002 statt. Der Simulationszeitraum wurde so gewählt, dass dieser eine charakteristische Sommersituation widerspiegelt, also den Zeitraum, in dem auch die intensivsten Unterhaltungsarbeiten stattfinden.
Der Juni wurde in zwei Zeiträume von jeweils einem Spring-Nipp-Zyklus aufgeteilt:

Kalibrierungszeitraum: 02.06.2002 – 14.06.2002

Validierungszeitraum: 16.06.2002 – 27.06.2002
Beide Zeiträume weisen annähernd gleiche Eigenschaften und das Fehlen von Extremereignissen auf. Der Oberwasserabfluss in diesem Zeitraum zeigt nur geringe Schwankungen und
liegt im Bereich des mittleren Abflusses (320 m³/s). Die Windgeschwindigkeiten sind überwiegend gering (um 7,5 m an der Messstation Alte Weser), zeigen jedoch eine Zunahme
zum Ende des Untersuchungszeitraums auf Werte um 12,5 m/s (Bild 26). Dieser zunehmende Windstau bildet sich auch im Wasserstand ab (vgl. Zeitraum 27.06. – 29.06. in Bild 27).
2,50
1000
Validierungszeitraum
2,00
900
1,50
800
1,00
700
0,50
600
0,00
500
- 0,50
400
- 1,00
300
- 1,50
200
- 2,00
100
Pegel ALW
- 2,50
01.06.
[ m³ / s ]
[ mNN ]
Kalibrierungszeitraum
Oberwasser
0
03.06.
05.06.
07.06.
09.06.
11.06.
13.06.
15.06.
17.06.
19.06.
21.06.
23.06.
25.06.
27.06.
29.06.
2002
Bild 27:
Wasserstand am Pegel Alte Weser (nächster Pegel am seeseitigen Rand des
Modells) und Oberwasserabfluss bei Intschede für den Kalibrierungs- und Validierungszeitraum
In Abschnitt 5.3 werden die Ergebnisse der Modellvalidierung dargestellt, auf eine Darstellung der entsprechenden Werte für den Kalibrierungszeitraum wird verzichtet.
Seite 41
12.01.2012
5.2 Modellkalibrierung
5.2.1 Kalibrierungsgrößen
Ziel der Kalibrierung ist ein möglichst naturähnliches Verhalten des Modells. Primäre Zielgröße sind die Wasserstände an den Referenzpegeln, für die eine möglichst gute Übereinstimmung erzielt werden soll. Die berechneten Werte der Strömungsgeschwindigkeit und des
Salzgehalts werden mit Messungen verglichen.
Die Kalibrierung der Wasserstände erfolgt durch eine Anpassung der Energiedissipation, die
durch die Bodenreibung bestimmt wird. Diese setzt sich aus der Kornrauheit, die sich aus
dem verwendeten Sedimentinventar ergibt, und einer Formrauheit zusammen. Die Formrauheit bildet die dissipative Wirkung von Riffeln und Bodenformen ab. Diese ist in der Unterweser aufgrund ausgeprägter Bodenformen höher als in der Außenweser gewählt. Um eine
Nachvollziehbarkeit der Kalibrierung zu gewährleisten, wurde auf eine kleinteiligere Anpassung der Bodenreibung verzichtet. Als optimale Nikuradse-Beiwerte der globalen Reibung
wurden in der Außenweser 4,0·10-4 m und in der Unterweser 3,2·10-1 m gewählt. Die Ausbildung des Geschwindigkeitsfeldes erfolgt maßgeblich über die vertikale Turbulenz. Auf Grund
der komplexen Strömungssituationen infolge barokliner Effekte, wurde ein k--Ansatz gewählt, der keine weitere Parametrisierung erfordert.
Die Effekte einer horizontalen Tracerdiffusion bzw. Viskosität sind nur gering, da bereits das
numerische Verfahren eine numerische Diffusivität aufweist. Die Tracerdiffusion bzw. Viskosität wurden daher auf einen Hintergrundwert von 0.1 m²/s gesetzt.
Die Größe für den Zeitschritt im numerischen Verfahren wurde zunächst analytisch bestimmt
und in Sensitivitätsexperimenten überprüft. Das Modell zeigt durch die enthaltenen zeitabhängigen Prozesse, wie die Überflutung der Watten, eine Abhängigkeit von der Zeitschrittwahl. Die im Folgenden dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf eine Größe des Zeitschritts von 150 s.
5.2.2 Zielwerte für Analysegrößen
Als Zielwerte für die maximale Abweichung von Messung und Modell wurden die in Tabelle
10 aufgeführten Werte der Mittel der Abweichungen (MAE) vorgegeben.
Tabelle 10: Zielwerte für Analysegrößen
Seite 42
Variable
Abweichung (MAE)
THW / TNW Amplitude
< 15 cm
THW / TNW Phase
< 30 Minuten
Januar 2012
5.3 Modellvalidierung für das Weserästuar
5.3.1 Wasserstände
Der beispielhafte Vergleich von berechneten Wasserständen mit gemessenen Werten ist in
Bild 28 für drei ausgewählte Pegelstandorte dargestellt, Auswertungen an weiteren Pegeln
befinden sich im Anhang.
Bild 28:
Gemessene und berechnete Wasserstände an den Pegeln RSS, BAL und NUF
Aus den einzelnen Wasserstandszeitreihen wurden die zugehörigen Tidekennwerte (Thw,
Tnw) berechnet und über den Validierungszeitraum gemittelt (Bild 29). Dieser aggregierten
Darstellung ist die Genauigkeit der Berechnung der Scheitelwerte des Wasserstandes und
damit des Energieeintrages (Tidehub) zu entnehmen. Das Thw wird vom Modell sehr genau
wiedergegeben, bei dem Tnw gibt es geringfügige Abweichungen im Bereich zwischen Wkm 40 – W-km 60. Dementsprechend ist das Modell in der Lage, den Tidehub genau wiederSeite 43
12.01.2012
zugeben. Die Abweichungen des Tnw sind durch das Fehlen der Hunte im Modell zu erklären (Huntemündung ca. W-km 32). Der fehlende Retentionsraum führt zu einem Absunk des
Tnw, wie in Systemstudien untersucht (hier nicht gezeigt). Dieser am Weserwehr an stärksten ausgeprägte Absunk wurde durch die Kalibrierung ausgeglichen und ist jetzt als Anhebung des Tnw im Bereich W-km 40 – W-km 60 zu erkennen.
Bild 29:
Gemessenes und berechnetes Thw und Tnw gemittelt über den Validierungszeitraum entlang der Richtfeuerlinie
Zur Quantifizierung der Übereinstimmung der Tidekennwerte von Messung und Rechnung
sind die in Abschnitt 4.3.2 definierten Analysegrößen „mean error (ME)“ und „mean absolute
error (MAE)“ für Messung (Mess) und Modell (Mod) in Tabelle 11 und Tabelle 12 für die
Referenzpegel aufgelistet und in Bild 30 dargestellt. Die Abweichung der Tidekennwerte
zeigt keinen Trend, die Differenz der Eintrittszeiten nimmt stromauf überwiegend zu, bleibt
jedoch unterhalb der maximalen Fehlergrenze von 30 Minuten. Diese Phasenverschiebung
führt jedoch bei einem direkten Vergleich der Zeitreihen zu einer zunehmenden Differenz der
Wasserstände stromauf (vgl. Pegelwasserstände im Anhang).
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Tabelle 11: Vergleich der Tidekennwerte des Wasserstandes (Amplitude)
Amplitude ( m )
THW
Pegel
TNW
ALW
Mod
Mess ME
MAE Mod
Mess ME
MAE
1.470 1.454 -0.016 0.016 -1.527 -1.525 0.002
0.02
DWG
1.698
1.667 -0.031
0.035 -1.728 -1.818 -0.090
RSS
1.893
1.871 -0.022
0.023 -1.862 -1.885 -0.023 0.059
BAL
1.978
1.972 -0.006
0.025 -1.908 -1.961 -0.053 0.053
NUF
2.057
2.115
0.058
0.061 -1.817 -1.965 -0.148 0.156
RFL
2.135
2.173
0.038
0.046 -1.711 -1.834 -0.123 0.133
BRA
2.185
2.282
0.097
0.097 -1.669 -1.763 -0.094 0.104
ELF
2.281
2.398
0.117
0.117 -1.617 -1.629 -0.012 0.051
FAR
2.309
2.424
0.115
0.115 -1.553 -1.519
0.034 0.048
VEG
2.443
2.551
0.108
0.108 -1.539 -1.488
0.051 0.054
OSL
2.606
2.684
0.078
0.083 -1.609 -1.580
0.029 0.034
0.09
Tabelle 12: Vergleich der Tidekennwerte des Wasserstandes (Phase)
Phase ( min )
THW
Pegel
ALW
Mod
Mess
TNW
ME
MAE
Mod
1.0
5.4
Mess
ME
-17
MAE
19.1
DWG
-2.0
5.5
-12.2
12.2
RSS
-8.3
8.7
-12.8
12.8
BAL
3.3
5.8
-5.5
5.6
NUF
-11.2
12.3
-22.4
22.4
RFL
-14.2
14.9
-23
23.0
BRA
-18.9
19.3
-20.3
20.3
ELF
-14.1
14.1
-20.9
20.9
FAR
-16.2
16.2
-17.3
17.3
VEG
-18.3
18.3
-15.6
15.6
OSL
-21.5
22.0
-19.1
19.1
Seite 45
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0.25
0.2
0.15
Tidekennwerte
[m]
0.1
0.05
dThw (Mes-Mod)
0
dTnw (Mes-Mod)
dThb(Mes-Mod)
-0.05
-0.1
-0.15
-0.2
-0.25
0
20
40
60
80
100
120
Weser-km
10
5
0
[ Min ]
Phase
-5
dThw (Mes-Mod)
dTnw (Mes-Mod)
-10
-15
-20
-25
0
20
40
60
80
100
120
Weser-km
Bild 30:
Differenz der Tidekennwerte Tnw, Thw und Thb zwischen Messung und Modell
(oben) und Phasendifferenz Tnw und Thw (unten)
Im Außenbereich (Pegel RSS) ist die Übereinstimmung sehr genau, bei dem weiteren Fortschreiten der Tidewelle in das Ästuar ist die Übereinstimmung weiterhin sehr gut, es kommt
jedoch teilweise auch zu einer geringen Unterschätzung des Tnw. Die maximale Abweichung
bei der Amplitude befindet sich am Pegel Nordenham, mit einer Abweichung von ca. 15 cm.
Damit werden die anfangs definierten Zielwerte auch im Validierungszeitraum erreicht. Wie
der Gegenüberstellung zu entnehmen ist, steigt mit zunehmender Entfernung vom seeseitigen Rand die Phasenverschiebung zwischen Modell und Messung auf ca. 21 Minuten an.
5.3.2 Salzgehalte
Die gemessenen und berechneten Zeitreihen des Salzgehaltes an den Messpositionen Robbensüdsteert (-8,8 mNHN), Messpfahl Bremerhaven (-4,4 mNHN) und Nordenham (-8,8
mNHN) sind in Bild 31 dargestellt. Für den Vergleich wurden die Salzgehaltswerte im Modell
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Januar 2012
in der Tiefe des Messgeräts extrahiert, so dass ein direkter Vergleich annähernd möglich ist.
Der Vergleich für weitere Messpositionen befindet sich im Anhang.
Die Variation des Salzgehaltes mit der Tide wird insbesondere im Außenbereich sehr gut
wiedergegeben. Abweichungen zwischen Messung und Modell in der Ebbestromphase an
der Messposition Messpfahl Bremerhaven sind durch die nur genäherte Wiedergabe der
lokalen Topographie im Modell zu erklären. Weiter stromauf (Messposition Nordenham) zeigt
das Modell einen etwas geringeren Salzgehalt, unterschätzt also die Salzintrusion geringfügig.
Bild 31:
Berechnete und gemessene Zeitreihen des Salzgehalts an den Messpositionen
Robbensüdsteert (-8,8 mNHN), Messpfahl Bremerhaven (-4,4 mNHN) und Nordenham (-8,8 mNHN).
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12.01.2012
Zur Veranschaulichung der Lage der Brackwasserzone wurden die minimalen, mittleren und
maximalen Salzgehalte je Tide bestimmt und über den Validierungszeitraum gemittelt. Daraus ergibt sich die mittlere Lage der Brackwasserzone über einen Spring-Nipp-Zyklus für die
Oberwassersituation in diesem Zeitraum (Bild 32). Die berechneten Salzgehalte sind entlang
der Richtfeuerlinie bestimmt worden, die gemessenen Salzgehalte an den Sondermesspositionen (vgl. Tabelle 4). Daraus folgt, dass Abweichungen zwischen Messung und Modell zu
erwarten sind, diese können bei starken lokalen Einflüssen, wie z.B. Überflutungsvorgängen
bei W-km 80 (Robbensüdsteert), auch zu deutlicheren Abweichungen führen. Trotz dieser
eingeschränkten Vergleichbarkeit zeigt sich, dass das Modell die mittlere Lage der Brackwasserzone in Übereinstimmung mit den Messungen beschreibt.
Bild 32:
Gemessene (observations) und berechnete (model) Tidekennwerte des Salzgehaltes entlang der Richtfeuerlinie gemittelt über den Validierungszeitraum
5.3.3 Strömungsgeschwindigkeiten
Die gemessenen und berechneten Zeitreihen des Betrags der Strömungsgeschwindigkeit an
den Messpositionen Robbensüdsteert (-8,8 mNHN), Messpfahl Bremerhaven (-4,4 mNHN)
und Nordenham (-8,8 mNHN) sind in Bild 33 dargestellt. Vergleiche von weiteren Messpositionen befinden sich im Anhang.
Die gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten zeigen kurzzeitige (< 10 Minuten) Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit, z.B. als Folge von Wirbeln, die sich als kurzeitige
Ab- und Zunahme von der mittleren Strömung abbilden. Diese Effekte können vom Modell
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Januar 2012
mit einer Zellgröße > 50 m nicht abgebildet werden, es ergibt sich also ein geglättetes Bild
der Strömungsgeschwindigkeit. Im Gegensatz zum Wasserspiegel, der von einzelnen Messpositionen einfacher in die Fläche extrapoliert werden kann, spielen bei der Strömungsgeschwindigkeit lokale Topographieeffekte eine große Rolle. Während sich im zweidimensionalen Wasserspiegel Potenzialunterschiede ausgleichen, kann es beim dreidimensionalen
Geschwindigkeitsfeld auch kleinräumig zu deutlichen Unterschieden kommen. Diese beeinflussen die Messungen stark, sind aber im Modell nicht aufgelöst.
Weiterhin ist auffällig, dass die Strömungsgeschwindigkeit an zwei Messpositionen (RSS und
Ndh) sehr gut wiedergegeben wird, es an der dritten (MFBhv) jedoch zu erheblichen Abweichungen kommt. Bei der Messposition MFBhv, einem Messpfahl an der Wattkante des
Langlütjensandes, spielen die großflächigen Überflutungsprozesse eine wichtige Rolle, deren zeitlicher Ablauf insbesondere bei der Phase des Trockenfallens im Modell Unterschiede
zur Natur aufweist. Mit dieser Ausnahme zeigt der Vergleich gemessener und berechneter
Strömungsgeschwindigkeiten generell eine gute Übereinstimmung.
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12.01.2012
Bild 33:
Zeitreihe des gemessenen und berechneten Betrags der Strömungsgeschwindigkeit an den Messpositionen Robbensüdsteert (-8,8 mNHN), Messpfahl Bremerhaven (-4,4 mNHN) und Nordenham (-8,8 mNHN)
Um die Wirkung der berechneten Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Natur besser
bewerten zu können, ist in Bild 34 die Häufigkeitsverteilung der Strömungsgeschwindigkeiten
aller verfügbaren Messpositionen im Validierungszeitraum dargestellt.
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Bild 34:
Häufigkeitsverteilung der gemessenen und berechneten Strömungsgeschwindigkeiten (N = 45.375)
Insgesamt zeigt sich eine ähnliche Verteilung, jedoch mit einigen Unterschieden. Die auffällige Abweichung bei 0,8 m/s wird durch die Messposition Rechtenfleth verursacht, die durch
einen geringen Abstand der einzelnen Messtiefen die Abweichungen in dem dort vorliegenden Geschwindigkeitsfeld besonders betont. Mit dieser Ausnahme ist die Verteilung der
Strömungsgeschwindigkeiten jedoch zufriedenstellend. Der Median des Modells liegt geringfügig über den Messungen, die Mittelwerte weichen um ca. 1% voneinander ab (vgl. Tabelle
13).
Tabelle 13: Vergleich von Median und Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit
Median [cm/s]
Mittelwert [cm/s]
Messung
61,1
62,7
Modell
65,0
62,0
MOD-MES
3,9
-0,7
5.3.4 Suspendierte Sedimente
Für die Validierung der Konzentration suspendierter Sedimente liegen keine direkten Messungen vor, sondern nur Trübungsmessungen. Da die Trübungsmessungen nicht mit der
Konzentration suspendierter Sedimente kalibriert wurden, kann nur ein qualitativer Vergleich
erfolgen. Die Zeitreihen sind in Bild 35 dargestellt mit einer gewählten Skalierung 1 kg/m³
entsprechend 400 NTU. Kalibrierfaktoren sind ortsabhängig (landseitiger Teil / seeseitiger
Teil des Ästuars) und zeitabhängig (z.B. Unterschiede durch Spring- vs. Nipptide, Veränderungen des Oberwasserabflusses). Ein Umrechnungsfaktor in der Größenordnung von 400
wie oben angenommen, liegt jedoch im Bereich früherer Messungen ([Fanger et al. (1985)]).
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12.01.2012
Der Vergleich zeigt, dass die zeitliche Variabilität des suspendierten Sedimentgehalts vom
Modell noch nicht gut wiedergegeben werden kann, mittlere Verhältnisse jedoch annähernd
getroffen werden. Ähnlich wie bei der Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit zeigen
sich bei den gemessenen Trübungen die lokalen Verhältnisse an der Messposition, wohingegen die Rechnung den Mittelwert über eine Zelle mit einer typischen Größe von 100 m
widerspiegelt. Aus der gemessenen Trübung lässt sich ableiten, dass das Sediment mit
einsetzender Strömung rasch mobilisiert und in der Wassersäule nach oben transportiert
wird, sich in Kenterphasen ebenso schnell wieder absetzt. Die für die Veränderung der Sinkgeschwindigkeit verantwortlichen Prozesse (z.B. Flokkulation) sind teilweise in der vom
Modell genutzten Sinkgeschwindigkeit parametrisiert, dies ist jedoch noch ein Feld aktiver
Forschung.
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Bild 35:
Qualitativer Vergleich von gemessener Trübung (blaue Linie) und berechnetem
suspendierten Sedimentgehalt (grüne Linie)
5.3.5 Turbulente Kenngrößen
Der im Modell verwendete Zwei-Gleichungs-Turbulenzansatz (k-epsilon) kann nicht im Detail
validiert werden, die Effekte sind jedoch in der Verteilung der berechneten Strömungsgeschwindigkeiten und des suspendierten Sedimentgehaltes sichtbar. Um ein direktes Maß für
die Güte der Ergebnisse des Turbulenzmodells zu bekommen, wurde die berechnete turbulente kinetische Energie (TKE) mit der aus ADV-Messungen berechneten TKE verglichen
(Bild 36). Die Messung fand nicht im Simulationszeitrum statt, sondern während der MessSeite 53
12.01.2012
kampagne 2009. Um eine Vergleichbarkeit im Sinne einer Plausibilitätsprüfung zu gewährleisten, wurde eine vergleichbare Situation (Tidehub, Oberwasser) gewählt.
Bild 36:
Plausibilitätsprüfung der turbulenten kinetischen Energie (TKE) aus Messung
(blau) und Rechnung (grün) für die Messposition QP3
Der Vergleich zeigt, dass die berechnete TKE und die aus den Strömungsgeschwindigkeiten
abgeleiteten TKE in der gleichen Größenordnung liegen. Während Stauwasser findet im
Modell jedoch eine deutlich stärkere Abnahme der TKE statt, als in den Messungen beobachtet.
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6
Bewertung
6.1 Anwendbarkeit
Das Modellverfahren UnTRIM 2007 gekoppelt mit SediMorph wurde für die Berechnung von
Wasserständen, Strömungsgeschwindigkeiten sowie der Konzentration von Salz und suspendiertem Sediment aufgebaut, kalibriert und validiert. Das Modell ist durch die gewählte
räumliche Diskretisierung für den Übergangsbereich von der Unterweser zur Außenweser
optimiert, lässt aber auch in den weiteren im Modellgebiet enthaltenen Bereichen Untersuchungen zu, sofern diese nicht durch die Modellränder beeinflusst sind.
Die absolute Genauigkeit des Modells ist im Rahmen der Validierung dargestellt und beträgt
ungefähr 15 cm für die Berechnung der Wasserstände und 20 Minuten für die Eintrittszeiten
der Scheitelwasserstände. Beim Vergleich zweier berechneter Systemzustände, wie z.B. zur
Bewertung wasserbaulicher Maßnahmen, ist die Genauigkeit höher.
6.2 Einschränkungen
Das Modellverfahren wurde nicht im Hinblick auf eine morphodynamische Simulation, also
die Berechnung sich ändernder Sohllagen, validiert. Für Aussagen zur Morphodynamik ist
eine separate Validierung oder zumindest Plausibilisierung notwendig.
Die Wirkung von Seegang ist nicht abgebildet. Falls es notwendig sein sollte die Seegangswirkung zu betrachten, so ist die Kopplung mit dem Seegangsmodell UnK möglich und im
Rahmen von Testanwendungen erfolgreich im Sinne einer Naturähnlichkeit erprobt.
Das Modell berechnet derzeit keinen Wärmetransport. Das heißt die berechneten Dichteunterschiede im Modell werden ausschließlich durch unterschiedliche Konzentrationen von
Salz und suspendiertem Sediment erzeugt. Wenn thermische Effekte berücksichtigt werden
sollen, ist eine entsprechende Erweiterung des Modells zur Berechnung des Wärmetransports notwendig.
Das vorliegende numerische Verfahren ist neben den oben genannten Einschränkungen des
Verfahrens selbst durch die Güte der Eingangsdaten beschränkt. Die Abbildung der Topographie ist zum einen durch die Auflösung des Rechengitters limitiert, die topographischen
Grundlagen sind aber auch mit einer Unsicherheit behaftet. Weiterhin gelten für die Genauigkeit der Randbedingungen Einschränkungen, da die zugrunde liegenden Messungen
(Wasserstände, Oberwasserabfluss) ebenfalls nur eine begrenzte Genauigkeit aufweisen
bzw. fehlerbehaftete Prognosemodelle (Windgeschwindigkeit) genutzt wurden. Eine detailliertere Untersuchung der daraus entstehenden Schwankungsbreite der Ergebnisse sollte in
nachfolgenden Untersuchungen durchgeführt werden.
Seite 55
12.01.2012
7
Literaturverzeichnis
[AquaVision 2009]
[Barthel (1980)]
[BAW (1985)]
[BAW (1991)]
[BAW (1995)]
[BAW (1998)]
[BAW (1999)]
[BAW (2000)]
[BAW (2002a)]
[BAW (2002b)]
[BAW (2003)]
[BAW (2004)]
[BAW (2006a)]
Seite 56
AquaVision. 2009. Suspended sediment measurements in the
Weser, June 2009. Technical Report, Aqua Vision BV.
Barthel, V. 1980. Seegang in einem Ästuar am Beispiel der
Außenweser. Die Küste, 35: 57–146.
BAW. 1985. Jade-Weser-Ästuar Einfluß der Klappstelle 0 auf
Fließrichtungen, Geschwindigkeiten und Restströme. Gutachten 0547, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 1991. Ausbau des Fahrwassers der Außenweser (SKN14 m) HN-Modell des Jade-Weser-Ästuars Erstes Teilgutachten. Gutachten 91533370, 1, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 1995. HN-Modell des Jade-Weser-Ästuars Studie der
Wirkung zweier extremer Systemvariationen auf die Hydrodynamik des Jadeästuars. Gutachten 94533393, Bundesanstalt
für Wasserbau.
BAW. 1998. Fedderwarder Priel - Verminderung der Verschlickung des Fedderwarder Priels und des Strandes von Burhave.
Gutachten 97523440, 1, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 1999. Wasserbauliche Systemanalyse Unterweser Ermittlung von Auswirkungen möglicher Ausbaupotentiale auf
Hydrodynamik und Salztransport. Gutachten BAW-Nr.
98523456, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 2000. Jade-Port Ergebnisse der wasserbaulichen Systemanalyse für die 1. Ausbaustufe. Gutachten 98 52 3458, 2,
Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 2002. Ausbau Außenweser Wasserbauliche Systemanalyse für die Machbarkeitsstudie. Gutachten 5.02.10011.00, 1,
BAW. 2002. Ausbau der Außenweser: Bericht über den Einfluss eines Maximalausbaus des Blexer Bogens auf die Tidedynamik („Grenzfallbetrachtung Blexer Bogen“). Gutachten, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 2003. JadeWeserPort - Untersuchungen zum Einfluss
des JadeWeserPorts auf die Morphodynamik der Jade. Gutachten, Bundesanstalt für Wasserbau.
BAW. 2004. Ausbau Außenweser Variantenuntersuchungen im
Rahmen der Machbarkeitsstudie. Gutachten 5.02.10011.00,
BAW. 2006. Fahrrinnenanpassung der Unterweser, Fahrrinnenanpassung der Außenweser an die Entwicklungen im
Schiffsverkehr sowie Tiefenanpassung der hafenbezogenen
Januar 2012
Wendestelle, Summationswirkung der Anpassungen von Unterund Außenweser, Gutachten zur ausbaubedingten Änderung
von Transportprozessen und Morphodynamik. Gutachten
A39550210048,2, Bundesanstalt für Wasserbau.
[BAW (2006b)]
BAW. 2006. Fahrrinnenanpassung der Unterweser, Fahrrinnenanpassung der Außenweser an die Entwicklungen im
Schiffsverkehr sowie Tiefenanpassung der hafenbezogenen
Wendestelle, Summationswirkung der Anpassungen von Unterund Außenweser, Gutachten zur ausbaubedingten Änderung
von
Hydrodynamik
und
Salztransport.
Gutachten
A39550210048,1, Bundesanstalt für Wasserbau.
[BAW (2009)]
BAW. 2009. Einfluss der Unterhaltung des Blexer Bogens auf
die Hydrodynamik und den Schwebstofftransport. Gutachten,
[Casulli (2009)]
Casulli, V. 2009. A high-resolution wetting and drying algorithm
for free-surface hydrodynamics. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 60: 391–408.
[Casulli und Walters (2000)] Casulli, V. and Walters, R. A. 2000. An unstructured grid, threedimensional model based on the shallow water equations. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 32: 331–
348.
[Casulli und Zanolli (2002)] Casulli, V. and Zanolli, P. 2002. Semi-Implicit Numerical Modelling of Non-Hydrostatic Free-surface Flows for Environmental
Problems. Mathematical and Computer Modelling, 36: 1131–
1149.
[de la Motte (2000)]
de la Motte, J. 2000. Tiefenintegrierte Simulation der Wirkung
von Sekundärströmungen in morphodynamischen Modellen.
Diplomarbeit, Technische Universität Hamburg-Harburg.
[Dieckmann (1989)]
Dieckmann, R. 1989. Morphologische Strukturen im Weserästuar. Deutsche Gewässerkundliche Mitteilungen, 3: 104–
112.
[Dyer (1997)]
Dyer, K. R. 1997. Estuaries: a physical introduction. John Wiley
and Sons, 2 nd edition.
[Fanger et al. (1985)]
Fanger, H.-U., Grabemann, I., Heymann, K., Krasemann, H.
L., Kühl, H., Puls, W., Riethmüller, R. and Schubert, R. 1985.
Datenbericht Masex ´85. Technical Report, GKSS Geoforschungszentrum Geesthacht Universität Hannover Universität
Hamburg.
[Grabemann (1992)]
Grabemann, I. 1992. Die Trübungszone im Weser-Ästuar:
Messungen und Interpretation. PhD thesis, Universität Hamburg.
Seite 57
12.01.2012
[Götschenberg und Kahlfeld (2008)] Götschenberg, A. and Kahlfeld, A. 2008. The Jade. Die
Küste, 74: 263–274.
[Janssen et al. (1999)]
Janssen, F., Schrum, C. and Backhaus, J. O. 1999. A Climatological Data Set of Temperature and Salinity for the Baltic Sea
and the North Sea. German Journal of Hydrography, Supplement 9.
[Knoch (2004)]
Knoch, D. 2004. Die Kopplung von Seegang und Sedimenttransport in morphodynamischen Modellen und Anwendung auf
das Jade-Weser-Ästuar. Diplomarbeit, Technische Universität
Hamburg-Harburg.
[Lang (1990)]
Lang, G. 1990. Zur Schwebstoffdynamik von Trübungszonen in
Ästuarien. Bericht 26, Institut für Strömungsmechanik und
Elektron. Rechnen im Bauwesen der Universität Hannover.
[Lang et al. (1989)]
Lang, G., Schubert, R., Markofsky, M., Fanger, H.U., Grabemann, I., Krasemann, H. L., Neumann, L. J. R. and
Riethmüller, R. 1989. Data Interpretation and Numerical Modeling of the Mud and Suspended Sediment Experiment 1985.
Journal of Geophysical Research, 94: 14381–14393.
[Lange et al. (2008)]
Lange, D., Müller, H., Piechotta, F. and Schubert, R. 2008. The
Weser Estuary. Die Küste, 74: 275–287.
[Maerker (2006)]
Maerker, C. 2006. Die Modellierung der Sinkgeschwindigkeit
kohäsiver Schwebstoffe in Ästuaren. Diplomarbeit, Technische
Universität Hamburg-Harburg.
[Mai (2004)]
Mai, S. 2004. Klimafolgenanalyse und Risiko für eine Küstenzone am Beispiel der Jade-Weser-Region. PhD thesis, Universität Hannover.
[Malcherek et al. (2005)]
Malcherek, A., Piechotta, F., and Knoch, D. 2005. Morphodynamical Module SediMorph - Validation Document, Version 1.1.
Technical Report, BAW.
[Marek (2001)]
Marek, M. 2001. Simulation des Sedimenttransports in Suspension
und als Geschiebe: Ein Vergleich für das Jade-Weser-Ästuar.
Diplomarbeit, Universität Karlsruhe, Institut für Wasserbau und
Kulturtechnik.
[Masselink und Hughes (2003)]
Masselink, G. and Hughes, M. G. 2003. Introduction to
coastal processes and geomorphology. Hodder Education.
[Meyer and Ragutzki (1999)] Meyer, C. and Ragutzki, G. 1999. KFKI Forschungsvorhaben
Sedimentverteilung als Indikator für morphodynamische Prozesse. Technical Report, Niedersächsisches Landesamt für
Ökologie - Forschungsstelle Küste.
[Nittrouer und Wright (1993)] Nittrouer, C. A. and Wright, L. D. 1993. Transport of particles
across continental shelves. Reviews of Geophysics, 32: 85–
113.
Seite 58
Januar 2012
[NLWKN (2005)]
[Piechotta (2004)]
[Putzar (2003)]
[Putzar (2004)]
[smile consult (2009)]
[STOWA/RIZA (1999)]
NLWKN. 2005. Deutsches Gewässerkundliches Jahrbuch Weser- und Emsgebiet 2002. Technical Report, Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz.
Piechotta, F. 2004. Numerical modelling of the morphodynamics in the area of the Jade - Weser estuary. Investigations on
sediment porosity as a parameter of erosional processes. Diplomarbeit, Universität Kiel.
Putzar, B. 2003. Prognose von Dünenstrecken mit Tidekennwerten. Studienarbeit, Technische Universität HamburgHarburg.
Putzar, B. 2004. Kalibrierung von HN-Modellen unter Vorgabe
von sedimentologischen und morphologischen Daten. Diplomarbeit, Technische Universität Hamburg-Harburg.
smile consult. 2009. Weser-Gitter für Systemszustände der
letzten 4 Dekaden - Erstellung von Gitternetzen für das Modellverfahren UnTRIM. Technical report, smile consult GmbH.
STOWA/RIZA. 1999. Smooth Modelling in Water Management,
Good Modelling Practice Handbook. STOWA report 99-05,
Dutch Dept. of Public Works, Institute for Inland Water Management and Waste Water Treatment.
Seite 59
12.01.2012
8
Anlagen
8.1 Glossar
Abkürzung
/ Erläuterung
Begriff
BAW
BfG
Bundesanstalt für Gewässerkunde
Thb
Tidehub, mittlerer Höhenunterschied zwischen Thw und den beiden
benachbarten Tnw
Thw
Tidehochwasser, höchster Wert der Tidekurve zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tnw
Tmw
Tidemittelwasser, Wasserstand der waagerechten Schwerelinie einer
Tidekurve
Tnw
Tideniedrigwasser, niedrigster Wert der Tidekurve zwischen zwei aufeinanderfolgenden Thw
TKE
Turbulente Kinetische Energie
vfm
mittlere Flutstromgeschwindigkeit, Mittelwert der Ganglinie über die
Flutstromdauer
vfx
maximale Flutstromgeschwindigkeit, Maximalwert der Ganglinie über
die Flutstromdauer
vem
mittlere Ebbestromgeschwindigkeit, Mittelwert der Ganglinie über die
Ebbestromdauer
vex
maximale Ebbestromgeschwindigkeit, Maximalwert der Ganglinie über
die Ebbestromdauer
WSA / WSÄ
Wasser- und Schifffahrtsamt / Wasser- und Schifffahrtsämter
WSV
Wasser- und Schifffahrtsverwaltung
Seite 60
Januar 2012
8.2 Zeitreihenvergleich von Messung und Rechnung
8.2.1 Vergleich berechneter und gemessener Wasserstände an Pegelpositionen
Bereich Unter- und Außenweser
Bild 37:
Wasserstand am Pegel „Leuchtturm Alte Weser“ für Messung und Modell (oben)
und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 61
12.01.2012
Bild 38:
Wasserstand am Pegel „Dwarsgat Unterfeuer“ für Messung und Modell (oben)
Bild 39:
Wasserstand am Pegel „Robbensüdsteert“ für Messung und Modell (oben) und
Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 62
Januar 2012
Bild 40:
Wasserstand am Pegel „Bremerhaven Alter Leuchtturm" für Messung und Modell
(oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 41:
Wasserstand am Pegel „Nordenham Unterfeuer“ für Messung und Modell (oben)
Seite 63
12.01.2012
Bild 42:
Wasserstand am Pegel „Rechtenfleth" für Messung und Modell (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 43:
Wasserstand am Pegel „Brake“ für Messung und Modell (oben) und Differenz
Messung - Modell (unten)
Seite 64
Januar 2012
Bild 44:
Wasserstand am Pegel „Elsfleth“ für Messung und Modell (oben) und Differenz
Bild 45:
Wasserstand am Pegel „Farge“ für Messung und Modell (oben) und Differenz
Seite 65
12.01.2012
Bild 46:
Wasserstand am Pegel „Vegesack" für Messung und Modell (oben) und Differenz
Bild 47:
Wasserstand am Pegel „Oslebshausen“ für Messung und Modell (oben) und
Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 66
Januar 2012
Bild 48:
Wasserstand am Pegel „Große Weserbrücke“ für Messung und Modell (oben)
Bereich der Jade
Bild 49:
Wasserstand am Pegel „Mellum Plate“ für Messung und Modell (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 67
12.01.2012
Bild 50:
Wasserstand am Pegel „Schillig“ für Messung und Modell (oben) und Differenz
Bild 51:
Wasserstand am Pegel „Hooksielplate“ für Messung und Modell (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 68
Januar 2012
Bild 52:
Wasserstand am Pegel „Voslapp“ für Messung und Modell (oben) und Differenz
Bild 53:
Wasserstand am Pegel „Wilhelmshaven Neuer Vorhafen“ für Messung und Modell (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 69
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Bild 54:
Seite 70
Wasserstand am Pegel „Wilhelmshaven Alter Vorhafen“ für Messung und Modell
(oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
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8.2.2 Vergleich gemessener und berechneter Salzgehalte
Bild 55:
Vergleich des Salzgehaltes zwischen Modell und Messung an der Messposition
"Dwarsgat" in der Tiefe -4.0 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell
(unten)
Seite 71
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Bild 56:
"Dwarsgat" in der Tiefe -7.5 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 57:
"Dwarsgat" in der Tiefe -10.5 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 72
Januar 2012
Bild 58:
"Robbensüdsteert" in der Tiefe -4.3 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 59:
Seite 73
12.01.2012
Bild 60:
Bild 61:
"Messpfahl Bremerhaven" in der Tiefe -1.4 mNHN (oben) und Differenz Messung
- Modell (unten)
Seite 74
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Bild 62:
- Modell (unten)
Bild 63:
- Modell (unten). Achtung: Nur aus Konsistenzgründen dargestellt, es liegen hier
im betrachten Zeitraum keine Messungen vor.
Seite 75
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Bild 64:
"Nordenham" in der Tiefe -3.8 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell
(unten)
Bild 65:
(unten)
Seite 76
Januar 2012
Bild 66:
(unten)
Bild 67:
"Rechtenfleth" in der Tiefe -9.3 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell
(unten)
Seite 77
12.01.2012
Bild 68:
(unten)
Bild 69:
(unten)
Seite 78
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8.2.3 Vergleich gemessener und berechneter Strömungsgeschwindigkeiten
Bild 70:
Vergleich der Strömungsgeschwindigkeit zwischen Modell und Messung an der
Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -4.0 mNHN (oben) und Differenz
Bild 71:
Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -7.5 mNHN (oben) und Differenz
Seite 79
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Bild 72:
Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -10.5 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 73:
Messposition "Robbensüdsteert" in der Tiefe -4.3 mNHN (oben) und Differenz
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Bild 74:
Bild 75:
Seite 81
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Bild 76:
Messposition "Messpfahl Bremerhaven" in der Tiefe -1.4 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten). Wie unter 5.3.3 beschrieben, sind die Messungen in diesem Bereich nur eingeschränkt mit dem Modell zu vergleichen.
Bild 77:
Seite 82
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Bild 78:
Bild 79:
Messposition "Rechtenfleth" in der Tiefe -9.3 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Seite 83
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Bild 80:
Bild 81:
Seite 84
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Bild 82:
Messposition "Nordenham" in der Tiefe -3.8 mNHN (oben) und Differenz Messung - Modell (unten)
Bild 83:
Seite 85
12.01.2012
Bild 84:
8.2.4 Vergleich von Trübungsmessungen mit berechneten Schwebstoffgehalten
Bild 85:
Seite 86
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -4.0 mNHN
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Bild 86:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -7.5 mNHN
Bild 87:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Dwarsgat Unterfeuer" in der Tiefe -10.5
mNHN
Seite 87
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Bild 88:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Robbensüdsteert" in der Tiefe -4.3 mNHN
Bild 89:
Seite 88
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Bild 90:
Bild 91:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Messpfahl Bremerhaven" in der Tiefe
-1.4 mNHN
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Bild 92:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Messpfahl Bremerhaven" in der Tiefe -4.4
mNHN
Bild 93:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Messpfahl Bremerhaven" in der Tiefe -7.4
mNHN
Seite 90
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Bild 94:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Nordenham" in der Tiefe -3.8 mNHN
Bild 95:
Seite 91
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Bild 96:
Bild 97:
Vergleich der gemessenen Trübung (MES) und dem berechneten Schwebstoffgehalt (MOD) an der Messposition "Rechtenfleth" in der Tiefe -9.3 mNHN
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Bild 98:
Bild 99:
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Validierung Weser Basismodell

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