Analyse morphodynamischer Veränderungen von Wattstrukturen im Elbeästuar
Verbesserung des Prozessverständnisses der Morphodynamik von Wattflächen auf der Basis von Messungen in der Natur
Die Deutsche Nordseeküste wird durch einen Tidehub von rund 2 bis 4 Metern und dadurch induzierte starke Tideströmungen maßgeblich geprägt. Ausgedehnte Wattflächen sowie lang gestreckte Priel- und Rinnensysteme unterliegen Sedimentumlagerungen auf unterschiedlichen Zeit- und Raumskalen. Trotz einzelner das Fahrwasser stabilisierender Maßnahmen unterliegen die Ästuarmündungen, die gleichzeitig bedeutende Wasserstraßen darstellen, ebenfalls morphologischen Veränderungen. Dabei sind die auf den Wattflächen ablaufenden morphodynamischen Prozesse noch nicht vollständig untersucht.
Um ein nachhaltiges Sediment- und Ästuarmanagement zu etablieren, ist jedoch ein umfassendes Prozessverständnis erforderlich. Das Projekt „Analyse morphodynamischer Veränderungen von Wattstrukturen im Elbeästuar“, das seitens der Hamburg Port Authority (HPA) mit dem Institut für Wasserbau der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) initiiert und durch die HPA finanziert wurde, setzt hier an und soll auf der Basis umfassende Felduntersuchungen im Neufelder Watt in der Elbmündung das Prozessverständnis der Morphodynamik auf Wattflächen verbessern und eine sichere theoretische Grundlage für die mathematische, mehrdimensionale Modellierung morphodynamischer Prozesse bereitstellen.
Untersuchungsgebiet
Die Felduntersuchungen finden im Neufelder Watt statt (Abb. 1). Das Untersuchungsgebiet liegt im Mündungsgebiet der Elbe und steht in hydro- und morphodynamisch enger Wechselwirkung mit dem Hauptstrom der Elbe. Eine Prozessanalyse dieses Gebietes liefert neben den allgemeinen Fragestellungen der Morphodynamik von Wattflächen auch wichtige, auf diesen Naturraum bezogene Erkenntnisse über die kurz- und mittelfristigen Umlagerungsprozesse.
Langfristige Entwicklung
Zur Untersuchung der morphologischen Veränderungen in der Elbmündung in großen Raum- und Zeitskalen wurden aktuelle sowie historische Wattgrundkarten und topografische Karten nach dem MORAN-Verfahren ausgewertet. Je größer dabei der Vergleichszeitraum war, desto mehr nähert sich die Änderung der Höhendifferenz einem bestimmten Wert (vgl. Abb. 2). Das bedeutet, dass langfristig ein Anwachs der untersuchten Fläche im Neufelder Watt um diesen bestimmten Wert pro Jahr stattfindet. Über kurze Vergleichszeiträume können auf der Untersuchungsfläche jedoch auch wesentlich größere oder kleinere Änderungsraten auftreten. Die Ursachen hierfür sollen anhand der Messungen in der Natur detailliert untersucht werden.
Messprogramm
Zwischen Sommer 2006 und Herbst 2009 wurden an verschiedenen Standorten im Neufelder Watt kontinuierliche Messungen durchgeführt (vgl. Abb. 1). An einer Messposition wurden dabei jeweils ein akustisches Strömungsmessgerät, ein optisches Trübungsmessgerät sowie zwei Drucksensoren installiert. Die Anordnung der Messgeräte an einer Position ist in Abbildung 3 dargestellt. Strömungsparameter wurden kontinuierlich und in einer hohen Auflösung mit drei RDI ADCP Workhorse Sentinel aufgezeichnet. Die Konzentrationen der suspendierten Sedimente in der Wassersäule wurden mit Hilfe von drei Trübungsmessgeräten Argus Surface Meter (ASM-IV-S) der Firma ARGUS Environmental Instruments bestimmt. Dieses Messgerät verwendet 96 optische Backscatter-Sensoren (OBS), um über den Reflektionsgrad des ausgesendeten Laserlichts an den im Wasser vorhandenen Sedimentpartikeln die Trübung zu bestimmen. Zuvor wurden die Geräte anhand der im Untersuchungsgebiet vorkommenden Sedimente im Labor kalibriert, so dass die Sedimentkonzentration im Wasser berechnet werden konnte. Die in der Natur erhaltenen Messwerte wurden regelmäßig mit Schwebstoffproben abgeglichen. Weiterhin wurden sechs Drucksensoren, die Daten mit einer Frequenz von 10 Hz aufzeichnen, verwendet, um Seegangsparameter zu ermitteln. Diese am Institut für Wasserbau konstruierten Sensoren erlauben durchgehende Messungen von bis zu 3 Monaten. In regelmäßigen Abständen von vier bis sechs Wochen wurde die Bathymetrie des in Abbildung 1 gekennzeichneten Gebietes mit einem Fächerecholot (ELAC Seabeam 1185) aufgezeichnet. Des Weiteren wurden entsprechende Messfahrten mit dem Messboot „Nekton“ des Instituts für Wasserbau (Abb. 4) nach Extremereignissen unternommen, um die Auswirkungen von Sturmfluten oder auch länger anhaltenden Ostwindwetterlagen mit sehr niedrigen Wasserständen aufzunehmen.
Über diese beschriebenen Messungen hinaus wird mit Hilfe zahlreicher Bodenproben ein Sedimentkataster erstellt.
| weitere Informationen | http://www.tideelbe.de/204-0-Naturmessungen-Neufelder-Watt.html |
| Projektbeginn | 01.11.2005 |
| Auftraggeber | Hamburg Port Authority (HPA) |
| Bearbeitung | Dipl.-Ing. Thorsten Albers (Projektleitung, ausgescheiden) |
| Dipl.-Ing. Eva Falke (ausgeschieden) | |
| Dipl.-Ing. Jan Rathscheck (ausgeschieden) | |
| Download | Projektbeschreibung |