ELMOD

Simulation und Analyse der hydrologischen und morphologischen Entwicklung der Tideelbe für den Zeitraum von 2013 bis 2018

Das Projekt wird im Rahmen der Förderbekanntmachung des BMBF vom 07.06.2021 „Entwicklung von nachhaltigen Lösungen im Küsten- und Hochwasserschutz sowie der Unterhaltung von Wasserstraßen und Häfen“ gefördert.
Zwischen 2013 und 2018 waren in der Tideelbe ein ungewöhnlicher Anstieg des Tidehubs, der Trübung und der Sedimentationsraten zu beobachten. Dies zog stark erhöhte Unterhaltungsbaggermengen an feinkörnigen Sedimenten im Hamburger Hafen aber auch in weiteren Fahrrinnenabschnitten nach sich. Für die beschriebenen Veränderungen im Tideelbesystem sind nach derzeitigen Erkenntnissen morphologische Veränderungen – insbesondere im Mündungstrichter – ursächlich, die durch die Folgen der seit Sommer 2013 anhaltenden Phase unterdurchschnittlich niedriger Oberwasserzuflüsse überlagert und durch ein auf diese Entwicklung unzureichend angepasstes Sedimentmanagement verstärkt wurden. Im Rahmen von ELMOD sollen die im Zeitraum 2013-2018 beobachteten Veränderungen der Schwebstoffdynamik und Morphodynamik im System Tideelbe nun systematisch untersucht und die auslösenden Prozesse analysiert werden.
Von den zu erwartenden Forschungsergebnissen profitieren Forschungseinrichtungen und im Küstenwasserbau tätige Ingenieurbüros direkt durch die Generierung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse in den Bereichen Sedimenttransport und Morphodynamik. Systemstudien und quasi- operationelle Modellierung ermöglichen die Planung und die Überwachung eines effizienten und nachhaltigen Sedimentmanagements. Landes- und Bundesbehörden profitieren somit direkt durch verbesserte Beratungsleistungen.

• ELMOD-A

  Messungen in der Natur und experimentelle Untersuchungen im Labor

  BMBF funding code	03F0928A
  Duration of funding	01.11.2022–31.10.2025
  Project partner(s)	Technische Universität Hamburg, Institut für Wasserbau Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle

  Die Technische Universität Hamburg wird im Rahmen des Projektes die Messungen des sohlnahen Schwebstoffgehaltes, der Bodenaustauschprozesse und der Konsolidierungsprozesse in den oberen Sedimentschichten an unterschiedlichen Sedimentationsschwerpunkten der Tideelbe durchführen und diese durch spezifische Laboruntersuchungen zur Partikelerosion ergänzen. Auf der Grundlage der Einzelergebnisse wird ein Referenzdatensatz erstellt, der die zeitliche und räumliche Verteilung der Feinstsedimente mit den ermittelten Eigenschaften zum Erosions- und Konsolidierungsverhalten verknüpft und diese quantitativ beschreibt.

• ELMOD-B

  Modellanwendung und Parameterbestimmung

  BMBF funding code	03F0928B
  Duration of funding	01.11.2022–31.10.2025
  Project partner(s)	Bundesanstalt für Wasserbau Dr.-Ing. Jessica Kelln

  Die Bundesanstalt für Wasserbau wird sich hauptsächlich mit der Simulation und Analyse langer Zeiträume befassen – zunächst einige Wochen/Monate, später mehrere Jahre bis hin zu dem 6-Jahreszeitraum. Diese Aufgabe erfordert nicht nur das Zusammenstellen gemessener Daten und das Generieren der benötigten Randwerte zum Betrieb des Modells auf einem Parallelrechner, sondern auch die Analyse der Ergebnisse und die Identifikation von Ansatzpunkten zur Optimierung des Modells (ELMOD-C). Integrale Kontrollgrößen sind z.B. die morphologische Entwicklung im Mündungsgebiet (Verlagerung von Rinnen und Sänden, laterale Erosion), aber auch ein Vergleich der vom Modell berechneten Unterhaltungsbaggermengen mit den bekannten Mengen aus diesen Jahren.

• ELMOD-C

  Modellbildung und Parametrisierung

  BMBF funding code	03F0928C
  Duration of funding	01.11.2022–31.10.2025
  Project partner(s)	Universität der Bundeswehr München, Institut für Hydromechanik, Wasserwirtschaft und Siedlungswasserwirtschaft Prof.-Dr.-Ing. Andreas Malcherek

  Die Universität der Bundeswehr München wird sich im Wesentlichen mit der Neu- und Weiterentwicklung der Modellkomponenten auseinandersetzen. Diese Arbeiten können dabei vollumfänglich in der Entwicklungs- und Anwendungsumgebung der BAW (ELMOD-B) durchgeführt werden. Modifikationen des komplexen Zusammenwirkens der Modellansätze können dadurch unmittelbar auf ihre Auswirkungen im Elbemodell getestet werden. Mögliche Modifikationen können alle Programmteile betreffen, insbesondere aber die Ansätze, die den Sedimenttransport bestimmen (Wechselwirkung Sinkgeschwindigkeit – Turbulenz, Fluid Mud, Konsolidierung, Subgrid-Morphodynamik etc.). Modellschließungen sind jedoch stets parameterbehaftet. Hier knüpft die Zusammenarbeit mit ELMOD-A an.