Bei der Havarie 2011 wurde der Torflügel des Sperrwerks Estemündung aus dem unteren Lager gehoben und die darüber liegende Straßenbrücke ebenfalls mitangehoben. Während des Schließungsprozesses der Tore wurden strak verdichtete Sedimentablagerung an der Sohle überfahren und so ein Stemmtor aus seinem Lager gehoben.
Um künftig hohe Sedimentationen im Sperrwerk zu vermeiden, startete die HPA zusammen mit der Ingenieurgesellschaft Sellhorn mbH und DHI eine umfangreiche Untersuchung. Während dieser Untersuchung wurden die hydromorphologischen Wirkungen eines Spülvorgangs untersucht und dieser optimiert.
Wir nutzten MIKE 3 flexible Mesh (FM) mit einem kalibrierten numerischen 3D-Modell, um die Este und Elbe zu simulieren. Dieses hydromorphologische Modell erfasst die Strukturen und Steuerungen aller Sperrwerkstore. Die Modellierung ergab, dass ein Schließen und Wiederöffnen kurz vor dem Tideniedrigwasser (Bild 1) eine stärkere remobilisierende Wirkung hat als in anderen Tidezeitfenstern. Ein langsamerer Torbetrieb reduziert Schwall und Sunk in der Nähe der Tore.
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| Abbildung 1: Tidewasserstand ober- und unterhalb des Sperrwerks (linke Achse) und Abfluss (Magenta, rechte Achse) für ein Spülszenario. |
Die Studie lieferte zwei Empfehlungen zur Aufstauhöhe und Häufigkeit des Sperrwerksbetriebs für eine Sedimentremobilisierung im zentralen Bereich des Sperrwerks (Bild 2). Derzeit wird von der HPA in einer Testphase der Spülbetrieb geprüft und von einem Monitoringprogramm begleitet.
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| Abbildung 2: Morphologische Änderung im Sperrwerk Estemündung durch Spülungsszenarien im Vergleich zum Ist-Zustand nach 34 Tagen (Sohländerung in Summer in m). © DHI |
Ein nachhaltiges Sedimentmanagement an Sperrwerken oder anderen Wasserbauwerken wie Wehren ist für Betreiber auf der ganzen Welt eine Herausforderung. Unsere Arbeit in diesem Projekt zeigt, dass numerische Simulationen gekoppelt mit Monitoring-Programmen eine Lösung darstellen, um diese Herausforderung zu bewältigen.