Wenzel, Dieter

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Hydraulic Engineering Repository

Article, Published VersionWenzel, DieterStrand- und Vorstrandentwicklung in Westerland nach derSandvorspülung 1972Die KüsteZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI)Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/101157Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Wenzel, Dieter (1979): Strand- und Vorstrandentwicklung in Westerland nach derSandvorspülung 1972. In: Die Küste. Heide, Holstein: Boyens. S. 150-158.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. 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Die Baumagnahmen umfassen nicht nur die Vertiefung der Fahrrinnen, sondern auchden Bau von Buhnen und Leitdiimmen, die Festlegung von S nden, die teilweise oder v6lligeAbd:immung von Astuarien, Nebenflussen oder -rinnen, die Verlegung von Scluffahrtsrinnen, denBau von Hbfen etc.Durch diese Bauma£nahmen wird das Tidegeschelien mehr oder weniger beeitiuBI. In denmeisten F*llen werden die hydraulischen Verbiltnisse verbessert, d. h., das Tideniedrigwasser falltund das Tidehochwasser steigt, der Tidehub und das Tidevolumen vergrd£ern sich. Sowohl derFlut- als auch der Ebbstrom fliehen kr*ftiger durch das Tide stuar.SummaryWitbprogress in ind:,strialization and growtb in world twade tbe impmtwice of sea navigationincreased considerably. Shipping channels bad to be improvedand tbis bas been especially necessagover the past 30 lean. The possibilities of improving certain estwaries (tbe Elbe, Weser, Jade *ndEms) are limited. The engineedng works indude not only tbe deepening ofnmigation cbannels b,italso tbe constrwction of groins and training galls, stabilization of sand bars, the panial or totatdamming of est:,aries, tril,wtdes or minor cbannels, re-location of shipping channels, the buildingof barboms, etc. These wwks infiwence tidalpbenomena to agreater or lesser extent. In most casestbe bydmulic conditions are improved, e. g. tbe low water level fulls and the bigh gater Eses, tbetidal range and the tidatvolume increase and tbe flo of both flood and ebb ci rents tbyowgh thetidal estuary is strengthened.Die deutsche Nordseekuste ist durch Wattenbereiche, die nord- und ostfriesischenInselketten und nicht zuletzt durch die Astuarien der Tideflusse und durch Meeresbuchtengeformt, in die die Tide in standigem Wecbsel von Ebbe und Flut ein- und ausstr8mt.Die Tidewellen kommen vom Arlantik, im Norden aus (tem Abschnitt Orkney/Sherland-Inseln und im Sudwesten durch den Englischen Kanal in die Nordsee hinein. Die Tide vonNorden lauft entlang der britischen Kiiste, trifft mit der aus dem Kanal kommendenzusammen, bildet unter dem EinfluB der Rechtsablenkung (CorioliseinfluB) eine Drehride(Amphidromie) und flight daher von Westen kommend in die Deutsche Bucht sowie weiter indie Astuarien der Eider, Elbe, Weser und Ems und die Meeresbucht der Jade ein (Abb. 1).Diese Astuarien dienten bereits in vorgeschichtlicher Zeit als Transportwege. Der Tief-gang der damals gebrduchlichen Schiffe war unbedeutend und die naturliche Wassertiefeausreichend. Das Marschland war nur diinn besiedelt und wurde nicht durch Deichegeschutzi, d. h., die Sturmfluten konnten leich[ und ungehindert eindringen und das flachlie-gende Land uberfluten. Nach und nach wurde, bedingt durch das Anwachsen der Bevdlke-rung, die ganze Kuste eingedeicht (ROHDE, 1978), und die Sturmfluten konnten jetztnurnochstromaufw rts in die Tiddstuarien einlaufen.Die Küste, 34 (1979), 150-158Abb. 1. Deutsche Buchr, UbersichtsplanBis zum 19. Jahrhundert hatten die Schiffe einen maximaten Tiefgang von 3,5 m. Mit derrasanten industriellen Entwicklung wuchs auch die Bedeutung der Seeschiffahrt betrachtlich.Aus wirtschaftlichen Grunden wurde das Transportmittel Schiff vergr ert. Die EnnvicklungRihrte vom Segelschiff uber das kombinierte Segel-Dampfschiff zum einfachen Dampfer undendlich zu den heutigen Riesentankern und Containerschiffen.Aus diesen Grunden mu£ten die Schiffahrtsstratien verbreitert und vertieft werden.Heute kannen unter Ausnutzung der Tide Schiffe mit einem Tiefgang von 20 m die neuenEntladevorrichtungen von Willielmshaven erreichen. Der m6gliche Tiefgang hir die SeehifenBremerhaven und Hamburg betrdigt 14 m, und Emden kann z. Z. mit einem maximatenTiefgang von 10 m befallren werden (Abb. 2).Die Ausbaum=Bnahmen umfassen nicht mir die Verbreiterung und Vertiefung vonSchiffahrrsrinnen, sondern auch den Bau von Buhnen, Leitddmmen, die Festlegung vonPlaten, die reilweise oder vollstandige Al)dammung von Astuarien oder deren Nebenfliisse,die Verlegung von Hauptschiffahrtsrinnen, das Antegen neuer Hifen etc.Zunachst sollen die Auswirkungen der Vertiefung einer Schiffahrtsrinne in einem Astuaraus theoretischen Betrachtungen heraus beurteilt werden. Die einfache Formel (1) zeigt einewichtige Abhingigkeit:Vim [m/s]VT, [m']Di [s]F,m [m ]VT''Vim - D,Fm= mittlere Flut- bzw. Ebbgeschwindigkeit= Tidevolumen (Flut bzw. Ebbe)= Flut- bzw. Ebbdauer= mittlerer Durchflu£querschnitt (Flut bzw. Ebbe)151., r.-**·r. r.;*rl.- - ,:,9 ..- 19 - .'E .:. 4":RK::' 0.5 .. .NORDSEE/0.  9 2614*43/.., , IFwer ·. ts ·. 4 .*M... .74HELGOLAND 004 Y ·' .*",  ; 1•ier ··2N 0 *Dt ..W 0" elle ' (/ . 0,···=,F...47 ' /..1 2 ./S. -···S· 245·:4.WXM...Il.: +'r.,..., i. :.C.· "0$ .;ti:i- le' ..e:=.-- w"M . ..'*.*. .44 '.'...'..=f.*P,4Cr JADE *, :7'€*: .,,:.1, :, ': ·· .. HAMBURG. '··' ..1 WILHELMS- .- BREMERH,*118, ·2.:,..,4 9, ..'' :'.......,ID. 'ft 'r,EMS HAVENr·-."..EMPEN.*DEUTSCHLAND ' :7-1· 1 *4"I..1"/.6.NIEDERLANDE.,  PAPENBURB···..:' ··.. ' ···: 3  *  · 9/ 1(1)Die Küste, 34 (1979), 150-158152'DI .A *'WILHELMSHAVEN (JADE)  57.HAMBURG (ELBE)BREMERHAVEN (WESER)Illidi zesJohr 1800Abb. 2. Entwicklung des Tiefgangs der Schiffe kir die deutschen SeewasserstraBenWenn sich ein DurchfluEquerschnitt im naturlichen Gleichgewicht zum AbfluB befindet(sandiges Soblmaterial vorausgesetzt), ist leicht einzusehen, daB vim in Relation zum Sohlmate-rial steht. Bei Erweiterung des Querschnitts verringert sich die FlieEgeschwindigkeit, d. h., beiAnnahme unveranderter Tidevolumina sowie der Flut- und Ebbedauer kommt es auf Grundder verringerten FlieEgeschwindigkeit zur Sedimentation. Diese Phase dauert so lange an, bisdas naturliche Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Daraus litit sich zusitzlich leicht ableiten,dah direkt nach einer Rinnenvertiefung die Intensitit der Sedimentation am gr6Bten ist.Soil der DurchfluEquerschnitt trotz Vertiefung aus Granden des Gleichgewichts erhaltenbleiben, so muB das Baggergut seitlich der Rinne im selben Querschnirt verklappt werden.Theoretisch ist es daher maglich, dem Fliefisystem eine ideale Trichterform mit stetigemStr6mungsverlauf zu geben. Nach MANNING-STRICKLER ist:v =K· RZ/3. Jl/2 (2)Teilt man das DurchfluBprofil in viele Abschnitte (Abb. 3) und nach zusttzlicherVereinfachung kann die Formel wie folgt geschrieben werden:nv=K·72.n E qnDaraus ergibt sich, da£ mit zunehmender Wassertiefe ti (Teilquerschnitt) die FlieGgeschwindigkeit steigt; d. h., im vertieften Rinnenabschnitt kommt es zu einer Stromungskonzentra-tion, wthrend in den angrenzenden Bereichen, in denen das Baggergut abgelagert wurde, mirabnehmender Tiefe die FlieEgeschwindigkeit geringer wird. Da auch die Rauhigkeitsverhalt-nisse mitwirken und im allgemeinen durch Vertiefung ein hydraulisch giinstigerer DurchfluE-querschnitt entsteht, scliwing[ die Tidewelle ungehinderter in das Astuar ein und aus. Diesbewirkt eine VergroEerung von Tidehub und Tidevolumen. Modellversuche mit einemTiefgang [m]f1.L--96/20,015,0EMDEN (EMS) -*---<-<*141 10,05,001900 1976Die Küste, 34 (1979), 150-158153H [m]2 3- /f.Fi*Bi.tiWasuripiegil  /  4 5  6 7 8 9 10/ \Abb. 3. Durchfluiquerschnitr, schematischB kmidealisierten Abfluhprofil haben folgendes Resultat ergeben: Die Zunahme des Tidehubes gehtzu einem Viertel auf den Anstieg des Hochwassers und zu drei Vierteln auf das Absinken desNiedrigwassers. AuBerdem verkurzt sich die Fortschrittszeit, d. 11., die Fortschrirrsgeschwin-digkeit der Tidewelle nimmt zu; dabei steigen im allgemeinen die FlieBgeschwindigkeiten(Gefdllestr6mung) in der erweiterten, vertieften Hauptrinne. Die Gr6£enordnung der Ande-rungen ist jedoch fur je(les Astuar anders. Das Ergebnis ist abhingig vom prozentualenQuerschnitisanteil der Ausbaumatinahmen zum Gesamtquerschnitt, wobei zu bedenken ist,in welchem Verh tnis der bauliche Eingriff die hydraulische Wirksamkeit des DurchfluB-querschnitts verbessert. Im allgemeinen kann die Tide aufgrund geringerer Reflexion undvermindertem Energieverlust (weniger Reibung) ungehinderter in das Astuar einstr8men. Dasgilt naturlich nicht bei Vollabdimmung oder Matinahmen, die das hohe Auflaufen einerSturmflut mindern sollen.Im folgenden wird der EinfluE von Ausbaumafnahmen auf die Tidehoch- und Tidenied-rigwasserstdnde sowie die Hduffigkeit von Sturmfluten fur die Astuarien und Seeschiffahrts-straBen der deutschen Kuste besckieben.Die EiderDie Darstellung Abb. 4 Zeigt die jdhrliclien mittleren Hoch- und Niedrigwasserstdnde amPegel Tdnning von 1900 bis 1973. Die gepunkrete Linie markiert die mittleren Werte iiber einePeriode von fiinf Jahren. Durch die vollstdndige Abddmmung bei Nordfeld im Jahre 1936stieg das Hochwasser um 18 cm, das Niedrigwasser fiel um ca. 44 cm. Nach einem sodrastischen Eingriff in das Str6mungsgeschehen ben6tigt der FluB im allgemeinen l ngere Zeit(10 oder sogar 30 Jahre), um sein natikliches Gleichgewicht zwischen Str6mung und Morplio-logie wieder herzustellen.Im Jahre 1973 wurde das Sturmflutsperrwerk „Eiderdamm" in der Linie Hundekn611-Vollerwiek fertiggestellt. Der EinfluE des Sturmflutsperrwerks auf die hydrologischen Ver-hbltnisse der Tide wurde im Modell untersucht. Die mittlere Tide wird nicht beeinfluBt.Lediglich im Bereich der 240 m breiten Sperrwerksaffnung nimmt die Fliefigeschwindigkeitzu. H6lier auflaufende Tiden jedoch werden ver ndert. Bei Sturmflut wird das Sperrwerkgeschlossen, d. h., die Sturmflut wird an der Sperrstelle gekehrt und liuft nicht mehr bis nachT8nning und Nordfeld. Da auch die Sturmflutwasserstdnde in das Jahresmittel eingehen, sinktder Wert des mittleren Jahreshochwassers ab (Abb. 4), (HARTEN, 1970 u. 1976).1Die Küste, 34 (1979), 150-158154H [.17,0- Wasserstlinde Thw u. TnwJahresmittel... 5 - Jahresmittel *...-1.#"A--tr-- TON WINGVellstaldlge Abdjmmung Id. Eld., ki R.,d'./d   ............r,//':'-U.. r-.*...Stumplutsper'w rk..E;didamm··Abb. 4. Wasserstandsganglinien am Pegel Thnning (Eider)Wasserstande Thw u. Tnw} Jahresmittet.........- 5 - JahresmittelHAMBURG ST. PAULI/· Jahr701 A  MODELL.ty-ift/ --A . AA4-7/4-*J--·,</41v \ 9--.1.-_.Jm.r.3-*i-:-+.:..-i v ··5--1-v--·60 CUXHAVEN HAMBURG ST. PAWLI CUXHAVENN,60 H Ml Datum H(m) DatumHAMBURG ST. PAULI 1 10,70 17.2.1962 9,96 16.2.1962"---,-...-.._ .2 10,r '. yr 9,54 4.2.-5INN) 50-V-_-  "-"-"<'--1   M ODELLr.----/./.----ri-----0--4-J-,lr-EL I ..' '1-Vr-I40 CUXHAVEN 1< Fah,waisnousbauvon-10rn auf 13.Sm KND 1950 3960 1970Tabelle zeigt SturmtidenAbb. 5. Wassemandsganglinien an den Pegeln Cuxhaven und St. Pauli (Elbe)60-INNES.0 -INN),6,0-·4,0-*3,0-1900 Mo 1920 1930 /940 1950 1960 1970W I.]. 0,0 -=1I jah'1900 /910 1920 1930 m1Die Küste, 34 (1979), 150-158155Die Elbe(Abb.5)Die Wasserstandsganglinien fur den Pegel Cuxhaven zeigen nur einen geringen Anstieg.Am Pegel Hamburg-St. Pauli steigt das Hochwasser und das Niedrigwasser sinkt, d. h., derTidehub nimmt zu; das sind Auswirkungen von BaumaBnahmen. So wurde z. B. in neuererZeit (1954 bis heure) das Fahrwasser von 10 m auf 13,5 m unter KN ausgebaut. Dadurch istdas Tnw weiter abgesunken. Der starke Anstieg des Thw ist sicher zum gr6Bten Teil aufVordeichungen, die sich im allgemeinen nur bei h6heren Wasserstdnden (Sturmfluten) auswir-ken, zuruckzufuhren. Die beiden Modellergebnisse wurden fur eine mittlere Tide nachBeendigung des 13,5 m-Ausbaus bestimmt. Sie zeigen ebenfalls die sich in der Natur abzeich-nende Tendenz.Der notwendige Tiefgang fur die Binnenschiffahrt und das absinkende Tnw machren denBau des Wehres Geesthacht erforderuch.Die Sturmfluten von 1825 und 1962 zeigen an den Pegeln Cuxhaven und Hamburg-St. Pauli sehr dhnliche Wasserstandswerte. Die Tide von 1825 liegt allerdings sowohl inCuxhaven als auch in Hamburg nahezu um 50 cm unter dem Thw von 1962. Die morphologi-schen Bedingungen von 1825 und 1962 sind sehr verschieden voneinander. Eine Elbe-Kartevon 1816 (BEAuTEMpEs-BEAupRE) gibt einen guten Oberblick. Im Jahre 1865 (Karte vonSCHUBACK) betrug die Wassertiefe im Hamburger Raum, spezielt bei Blankenese, 3,0 m,maximal 4,0 m unter normatem Tideniedrigwasser.Offensichtlich hbngt der Sturmflutverlauf nicht so sehr von den tiefen Rinnenabschnitteneines Durcliflutiquerschnitts ab, sondern mehr von den groilen, daruberliegenden Sturmflut-querschnittsfltchen.7#Av. \, .\11(,ir..7Wasserst6nde Thw u. TnwBR70 .-\,\A</'*%441....BRE60N 504.....:4,030EMENrh\>.'.-.MERE/\ 1/ VRinnenv*47* NA} Jahresmittel5- Jahresmittelt. ODELL 1-9-5.13780 6-  ORNERH EN a REMENAVEN H [ml Datum HM Datum3 30.35 16. 2.62 10,41 17 2622 10,18 3  76 10,33 3 1763 9,90 21. 176 10,15 23 1184 9,84 13 3.06 10,12 24.1 185 9,72 6.1273 10,11 211*716 9,66 19.11.73 10,04 24 1.t8 , BREMEN 8 9.57 *12,73 10,02 23,1107 9,59 2.12.17 10,03 61269 9,56 13.1.16 9,97 25. 1 13,33 1.12 36 9,97 5 126OA JA.,A....4 ',-YA A r ., 1 ·.3.·.2 V :·f##pl··· it·f.,..B...··0'..1v v \ <\MODELLeQ Sturmtidin 5 Ausbau der Unt wisef 2 ..,-ZOO- SK.1: i.- Fahrwassir VerUifingen, Vordeichung.n. 2.0-, .6 ' 196I. Re ,/,/ - 6,6,I Jah,Tabede zeigt SturmlidenAbb. 6. Wasserscandsganglinien an den Pegeln Bremerhaven und Bremen (Weser)M t-,80-BREMERHAVEN10X .Die Küste, 34 (1979), 150-158156Die Weser(Abb. 6)Die am Peget Bremerhaven registrierten Wassersrande zeigen kaum Vertnderungen, dadiese sehr sclmell im weiten Areal der AuBenweser ausgeglichen werden k6nnen. Der PegelBremen jedoch zeigt ein deudiches Absinken des Niedrigwasserstandes. Das ist auf dieVertiefung im Unter- und AuBenweserbereich zuruckzufzihren sowie auf die Verlegung derSchiffahrtsrinne von 1921-1928 in den von der Natur bereits bevorzugren Fedderwarder Arm.Sicherlich beeinfluBren auch noch andere MaBnahmen dieses Absinken. Die Modellergebnissewurden fur eine mittlere Tide nach AbschluB des 9-m-Ausbaues der Unterweser ermittelt.Eine Anhaufung von Sturmtiden zeigt sich um die Jalire 1915 und 1975. Bei einemVergleich der Werte beider Tabellen (Abb. 6) ist zu erkennen, dah nicht jede Sturmtide beiBremerhaven auch in Bremen auftritt und umgekehrt.Wasserstande Thw u. TnwJahresmittel.......... 5 - Jahresmittel'0.-.---=m SHA E N                  'M ---t F+,*,Ch1#A.'- .--'.*.,.4...NORDERNEY --iNORDERNEY/-*.*.-130 7/*/IN/l//A--'--A/IA- --27 -<t     -9341--4#</WA/<4WILHELMSHAVENAbb. 7. Wasserstandsganglinien an den Pegeln Wilhelmshaven (Jade) und NorderneyDie Jade(Abb. 7)Beide Pegel, sowohl Wilhelmshaven als auch Norderney, liegen in Gel,ieten mit angren-zenden grotten Wasser:flichen. Daher registriert der Pegel Wilhelmshaven auch keine Auswir-kungen hinsichtlich der Jade-Vertiefung von 10,0 m auf 18,5 m unter KN. Am Pegel Wil-helmshaven steigt nur der mittlere Wert des Thw geringfugig an. An der Wasserstandsanhe-bung am Pegel Norderney ist der durch die Kiistensenkung entstandene Wasserspiegelanstiegbeteiligt (Abb. 7).HE]/.INN 5,0 -=1·Jah'1900 1910 1920 1930 *0 1950 1960 1970Die Küste, 34 (1979), 150-158157Wasserstande Thw und Tnw./ } Johresmittel······· 5 - Jahresmittel90 - 3 .t:.,*.-f:q .v.'1-12EMDENPAPENBURG. " / =...,=C)'... A. A.."' ,P\7 .4,'h.AA,--V:3'a fiV- '.v-.5./...\1-EMDEN....Wj,EMONrHIm31 10,102 10,123 10,044 9,725 9,706 9,587 9,438 9,429 9,3810 9,30ENDatum13.3.19664. 2.191728.1.196116. 2196213.1 19109.1.19762212195419.11.19732.11.19763.1.19761910 1920 19]0 1940 1950 1960 moTabelle zeigt SturmtidenAbb. 8. Wassersrandsganglinien an den Pegeln Emden und Papenburg (Ems)Die Ems(Abb. 8)Der Peget Emden liegt in der Emsmundung und zeigr daher nur geringe Schwankungenim Verlauf der mittleren Jalireswasserst nde. Am Pegel Papenburg sind dagegen graBereVerdnderungen zu erkennen. In diesem Gebier sind keine grbBeren Baumalinalimen vorge-nommen worden. Bei dem verhiiltnism Big kleinen DurchfluEquerschnitt der Unterems istdas Absinken des Niedrigwasserstandes mdglicherweise auf kieinere, aber sehr wirksameRegulierungsmaBnahmen in der Unterems und Ausbauarbeiten in der Aulienems zuriickzu-fuliren. Die Auswirkungen von BaumaBnahmen in der Auttenems kdnnen unter Umstiindenin der Unrerems instabile Verh nisse hervorrufen, die uber ruckschreitende Erosion nachund nach wieder zu einem naturlichen Gleichgewicht fuhren. Sturmfluten traten konzentriertin den Jahren 1910 und 1970 auf.Es ist nicht auszuschlieBen, dah bei dem Phinomen des Absinkens der Niedrigwasser-stande in deh beschriebenen Astuarien auch Veranderungen der Tideverhaltnisse (z. B.Tideverlauf) der aus dem Seebereich anlaufenden Tiden mitwirken. Mit den Kenntnissen derhistorischen Entwicklung, aus Naturmessungen und den Ergebnissen der Modellversuchek8nzien die Schiffahrtswege optimal ausgebaut werden.Schrif tenverzeichnisRoHDE, H.:The History of the German Coastal Area. Die Uiste, H. 32, 1978.HARTEN, H. u. VoLLMERs, H.: The Estuaries of the German North Sea Coast. Die Kuste, H. 32,1978.695 2 7 34 8to  Sturmtid,nX . XX X X X.Die Küste, 34 (1979), 150-158HARTEN, H.: Abd*nimung der Eider. Modellversuclie im Tidemodell. Mitt. der Bundesanstalt farWasserbau, Nr. 40,1970.HARTEN, H. u. K IESS, H. G.: Eiderdamm, Natur- und Modellmessungen. Wasserwirtschaft,H. 12,1976.HENSEN, W. u. WEGNER, R. H.: Ausbau der seewitigen Zufahrten zu den deurschen Nordseeh -fen. Hansa, Nr. 15, 1971.HovERS, G.: EinfluB von Strombmiwerken auf die morphologische Entwicklung eines Tideflus-ses. Mia. der Bundesanstalr fur Wasserbau, Nr. 34, 1973.1581Die Küste, 34 (1979), 150-158

Strand- und Vorstrandentwicklung in Westerland nach der Sandvorspülung 1972

http://henry.baw.de/bitstream/20.500.11970/101157/1/k034114.pdf

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