07.09.2020

Projekt zur numerischen Simulierung der Kraft der Schiffswellen

Abgetragene Steine, durchbrochene Buhnen - durch Schiffswellen werden immer wieder und immer häufiger Uferbauwerke an Flüssen und in Ästuaren beschädigt. Um gezielt Maßnahmen zum Schutz der Wasserstraßen ergreifen zu können, muss die Wellenbelastung verlässlich berechnet werden. Hier setzt das Projekt NumSiSSI (Numerische Simulation der Schiffswelle-Struktur-Interaktion) am Leichtweiß-Institut für Wasserbau der TU Braunschweig in Kooperation mit der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) an. Doktorand Carlos Dempwolff wird numerische Methoden entwickeln, die abbilden, wie Schiffswellen erzeugt werden, sich ausbreiten und insbesondere, wie sie mit dem Gewässerufer und Buhnenbauwerken interagieren. Verantwortlich für die Zerstörungen sind hauptsächlich die von Schiffen erzeugten Primärwellen. In engen Gewässern, so wie es die Flussmündungsgebiete für die Seeschiffe sind, können sie sehr groß sein. „Das sind Wellen, die am Bug und am Heck des Schiffes entstehen. Dazwischen liegt ein langer Bereich, in dem der Wasserspiegel absinkt”, erklärt Carlos Dempwolff. An Buhnenbauwerken entsteht so ein Wasserspiegelgefälle, das bei bestimmten Tidewasserständen ein Überströmen des Bauwerks bewirkt. Auch wenn man in diesem Fall von Schiffswellen spricht, wird der Schaden an den Buhnen also eher von einer „Überströmung” verursacht, die im Bereich der Buhnenwurzel und -krone besonders erosiv wirken kann. Momentan ist es mit den Methoden, die die Einwirkung auf das Ufer genau berechnen können, noch nicht möglich, die von Schiffen erzeugten Wellen in Abhängigkeit von beispielsweise der Form, Größe oder Geschwindigkeit des Schiffs zu berechnen. Daher werden im ersten Schritt diese Daten aus empirischen Untersuchungen - Experimenten und Naturmessungen - entnommen. Im nächsten Schritt geht es dann darum, von diesen Daten unabhängig zu werden und ein etabliertes Modell so zu erweitern, dass eine Berechnung möglich ist.