Neue Wege in der experimentellen morphodynamischen Modellierung durch die Verwendung von Kunststoffgranulat-Sieblinien

Morphodynamische Modellexperimente sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragestellungen, die bei morphodynamischen Prozessen auftreten, einschätzen zu können. Die Übertragung der morphodynamischen Prozesse
von Natur auf das Modell ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. So wird die Sedimentcharakteristik eine Natursieblinie aus einem Sand-Kies-Gemisch üblicherweise auf ein Modellsediment aus Einkorn-Kunststoffgranulat übertragen.

Die Sieblinieneigenschaften des Natursedimentes werden vernachlässigt und die Ähnlichkeit zwischen Natur und Modell ist dadurch eingeschränkt. Bei weitgestuften Natursedimenten verstärken sich diese Unsicherheiten, so dass die Verwendung eines Einkorn-Kunststoffgranulates als Modellsediment in der Regel nicht zielführend ist. Im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der Bundesanstalt für Wasserbau und der Hochschule Magdeburg wurden morphodynamische Experimente in einem Geschiebekreislauf durchgeführt. Für die Experimente wurden eine Sand-Sieblinie und eine Kunststoffgranulat-Sieblinie verwendet. Während die Sand-Sieblinie aus einem abgestuften Natursand bestand war die Kunststoffgranulat-Sieblinie aus einer Mischung verschiedener Kunststoffgranulate aufgebaut. Ziel der morphodynamischen Experimente war es, neue Erkenntnisse zur Anwendung von Kunststoffgranulat-Sieblinien und zur Ähnlichkeit von morphodynamischen Modellexperimenten zu erlangen.
Die Ergebnisse zeigten, dass mit den verwendeten Sieblinien aus Sand und aus Kunststoffgranulaten ähnliche Sohlenformen und Transportprozesse erzielt werden konnten.

Experimentelle Untersuchungen mit Sedimenten sind im wasserbaulichen Versuchswesen nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel, um die komplexen Fragen zu hydraulisch-sedimentologischen Prozessen, wie bspw. Erosions- und Sedimentationsprozessen, hinreichend genau klären und prognostizieren zu können. Die Durchführung von morphodynamischen Modellversuchen ist aufwändig und erfordert vom Modellierer umfangreiche Erfahrungen. Insbesondere wenn das Natursediment bereits aus feineren Sedimenten besteht oder sehr ungleichförmig ist, ist eine theoretische Übertragung der charakteristischen Eigenschaften des Natursedimentes, wie Korngröße, Dichte, Kornform und Ungleichförmigkeit, auf ein Modellsediment nur mit erheblichen Unsicherheiten möglich und zudem mit umfangreichen Voruntersuchungen verbunden. Die physikalisch außerordentlich komplexen morphodynamischen Prozesse sind nur mit Einschränkungen zu quantifizieren und die Übertragung der Ergebnisse vom Modell zurück auf die Natur sind z. T. mit erheblichen Unsicherheiten behaftet.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 05 (Mai 2021)
Seiten: 7
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Prof. Dr.-Ing. Bernd Ettmer
Dipl.-Ing. Bernd Hentschel
Prof. Dr. - Ing. Oscar Link

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