Untersuchungen zu Ursachen der Verlandung am Anleger Willkomm-Höft und im Stadthafen sowie zur Erosion im Bereich Strandbad Wedel
Das Institut für Wasserbau der Technischen Universität Hamburg (IWB TUHH) untersucht im Auftrag der Stadt Wedel die hydrodynamischen Verhältnisse im Bereich des Schulauer Hafens, des Anlegers am Willkomm-Höft sowie im Bereich des Strandbads Wedel. Die Untersuchungen liefern die Grundlage für die Bearbeitung wasserbaulicher Fragestellungen im Bereich Wedel:
a) Welche möglichen Ursachen hat die Verlandung im Bereich des Anlegers „Willkomm-Höft“ beim Schulauer Fährhaus
b) Welche möglichen Ursachen hat die Verlandung des Stadthafens Wedel / Schulauer Hafen?
c) Welche möglichen Ursachen hat die Erosion im Bereich des Strandbads Wedel westlich des Stadthafens zwischen Stadthafen und dem Betriebshafen des WSA?
Für die Untersuchungen wurden Messungen in der Natur zur Ermittlung der Strömungs- und der Wellenverhältnisse im Bereich des Strandbads beauftragt sowie der Aufbau und die Auswertung von zwei numerischen Modellen i) zur Bewertung der Verlandung des Stadthafens (2D-HN-Model) sowie ii) zu Bewertung der Verlandung im Bereich des Anlegers (3D-VOF-Modell).
Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich am nördlichen Elbufer bei Elbe-Km 640 zwischen dem Tonnenhafen und der Schiffsbegrüßungsanlage Willkomm-Höft / Schulauer Fährhaus. Es setzt sich aus den drei Teilgebieten a) Anleger, b) Stadthafen und c) Strandbad (vgl. Abb. 1) zusammen.
Abb.1: Übersichtskarte zum Untersuchungsgebiet am Ufer der Tideelbe in Wedel mit jeweiligem Teilgebiet für Fragestellung: a) Verlandung im Bereich des AnlegersWillkomm-Höft; b) Verlandung des Stadthafens Wedel; c) Erosion im Bereich des Strandbads Wedel.
Erosion im Bereich des Strandbads Wedel
Im Strandbad Wedel wird von der Erosion des Strandes berichtet. Das Institut für Wasserbau (IWB) wurde von der Stadt Wedel mit der Untersuchung möglicher Ursachen für die Erosion im Bereich des Strandbads beauftragt. Grundsätzlich werden Sedimente transportiert, wenn kritische Strömungsgeschwindigkeiten bzw. kritische Schubspannungen überschritten werden oder wenn es im Bereich brechender Wellen zum Eintrag von Impuls und hoher Turbulenz kommt. Im Zusammenhang mit den möglichen Ursachen für die Erosion wurden daher Messung der hydrodynamischen Bedingungen (Wasserstände, Strömungen und Wellen) durchgeführt. Die Strömungen und Wellenbedingungen im Bereich des Strandbads wurden vom IWB an zwei Stationen untersucht. Daneben wurden von der Stadt Wedel Vermessungen und Peilungen im Bereich des Strandbads beauftragt, um die Veränderungen zu erfassen. Eine Übersicht über den aufgemessenen Bereich mit Angabe der Messpositionen ist in Abb. 2/typo3/ dargestellt.
Abb 2.: Übersichtskarte zum Messfeld mit Zugang, Messposition, Koordinaten (UTM) und Geländeoberkante zum Einbau [m NHN] sowie aktuelles georeferenziertes Luftbild (Google Earth) und Bathymetrie (Stand 2006) als Referenz.
Verlandung des Stadthafens Wedel / Schulauer Hafens
Im Stadthafen Wedel (Schulauer Hafen) kommt es nach dem Umbau / Ausbau wie zuvor im alten Layout des Hafens ebenfalls beobachtet zu einem Eintrag von Sedimenten und zumin-dest lokal zu einer verstärkten Ablagerung von Sedimenten (Dies wurde von der Stadt in ihrer Anfrage als Verlandung bezeichnet. Dieser Begriff wird daher im Rahmen des vorliegenden Gutachtens weiter verwendet). Diese Verlandung macht Baggermaßnahmen notwendig, um ausreichende Sohltiefen vorzuhalten. Der Hafen wurde im Jahr 2015 umgebaut. Aufgabe ist es, zum einen mögliche Ursachen für die vorgenannte Verlandung zu ermitteln und diese mit dem Zustand vor dem Umbau zu vergleichen. Zum anderen sollen Lösungsmöglichkeiten zur Verminderung der Verlandungstendenzen abgeleitet und bewertet werden. Hierzu wurden Untersuchungen mit einem hydrodynamisch-numerischen Modell durchgeführt (Abb.3). Im Modell werden der alte Zustand (Zeitpunkt 2006) sowie der neue Ausbauzustand (2016) implemen-tiert und vergleichend betrachtet. Die Untersuchungen erfolgen mittels eines 2D (über Wasser-tiefe integrierte Berechnung) hydronumerisch-numerischen Modells (2D-HN-Modell) des Schulauer Hafens, welches in das im IWB verfügbare HN-Modell der Tideelbe eingebaut wur-de, um die Strömungsmuster im Bereich der Hafenzufahrt und des Hafens hochaufgelöst zu untersuchen mit dem bereits genannten Ziel, potentielle Auswirkungen der Umbauten auf die Verladung zu ermitteln. Das hydrodynamisch für den Zeitraum 2006 kalibrierte Modell der Tideelbe bildet die Grundlage für die Untersuchungen. Dies erlaubt eindeutige Zuordnung von resultierenden Veränderungen zu den verschiedenen Ausbauzuständen für ansonsten exakt gleiche Bedingungen im Modell. Zusätzlich zur Modelluntersuchung wird abschließend auf das Sedimentdargebot in der Elbe, welches neben den Strömungsverhältnissen natürlich auch einen entscheidenden Effekt auf den Sedimenteintrag hat, eingegangen.
Abb 3.: Modellgebiet des 2D-HN-Modell mit Topographie und Messstationen (blau: Wasserstand; rot: Geschwindigkeit. Pfeil: Position Hafen Schulau an der Elbe.
Verlandung im Bereich des Anlegers Willkomm-Höft beim Schulauer Fährhaus
Im Bereich des Pontons des Anlegers Willkomm-Höft kommt es zur Verlandung, was Bag-germaßnahmen notwendig macht um das Aufliegen des Pontons zu vermeiden . Der gegen-wärtige, neue größere Ponton ersetzt seit 2011 den vormals deutlich kleineren Ponton an glei-cher Stelle (vgl. Abb. 42 sowie Abb. 68 im Anhang). Der neue Ponton reicht allerdings deutlich weiter ins Buhnenfeld. Zur Untersuchung wird ein 3D (Auflösung aller Raumdimensionen) Volume of Fluid (VOF) Ausschnittsmodell (3D-VOF-Modell) verwendet, das für den Bereich des Buhnenfeldes aufgebaut und für ausgewählte Tidephasen untersucht wird. Randwerte werden aus dem vorgestellten 2D-HN-Modell abgeleitet. Es werden die hydrodynamischen Strömungsbedingungen für verschiedene Zustände im Hinblick auf die Verlandung bewertet.
Auftraggeber: Stadt Wedel
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle
Projektingenieur: Roland Hesse, M.Sc.
Laufzeit: 01.07.2018 - 01.07.2019