Berechnung von Sedimenttransport unter Nutzung des eindimensionalen hydrodynamischen numerischen SOBEK-Modells der Binneneider und Untere Treene

Beschreibung

Im Rahmen des Projektes „Zukunft Eider“ (https://www.kuestendaten.de/NSK/DE/Projekte/Zukunft_Eider/Zukunft_Eider_node.html) wurde die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) beauftragt, eine wasserbauliche Systemanalyse der Eider zu erstellen. Die Aufgabenstellung (Hirschhäuser et al. 2019) sieht vor, dass unter „Weitere Fragestellungen, Kapitel 3.4“ Fragen zur Unterhaltung der Treene und Binneneider das Sedimentmanagement betreffend zu klären ist. Die dafür erforderlichen Berechnungen sollen mit einem eindimensionalen hydrodynamischen numerischen (1D-HN) Modell durchgeführt werden. Die Modellierungsarbeiten und darauf aufbauende Auswertungen werden hiermit ausgeschrieben. Die Firma Hydrotec (Hydrotec 2024) hat aktuell im Auftrag der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) ein 1D-HN-Modell der Eider erstellt. Es basiert auf dem Softwarepaket SOBEK, Version 3 (Deltares 2019a, 2019b) und ist für den Ist-Zustand kalibriert und validiert. Das Modell beinhaltet Regeln für die Steuerung der zentralen wasserbaulichen Anlagen im Untersuchungsgebiet. Es soll nun genutzt werden, um Sedimenttransport im Bereich der Treene und Binneneider zu berechnen. Darauf aufbauend gilt es, Empfehlungen für die Unterhaltung, die das Sedimentmanagement betreffen, zu erarbeiten. Die Aufgabenstellung wird im Folgenden stichpunktartig wiedergegeben. Die verbindliche Beschreibung der Arbeitspakete befindet sich in Kapitel 4. Für die Binneneider (Rendsburg bis Schleuse und Wehranlage Nordfeld) und die Unteren Treene (Hollingstedt bis Schleuse Friedrichstadt Eidermühle) sind nachfolgende Aufgaben zu bearbeiten: (A) Vorbereitung: Sichtung und Übernahme des 1D-HN-Modells der Eider (220 km). Für welche Gewässerabschnitte das 1D-HN-Modell aufgestellt wurde, zeigt Abbildung 1. Für die wichtigen Bauwerke (Eider-Sperrwerk, Schleuse Friedrichstadt-Eidermühle, Schleuse und Wehranlage Nordfeld) ist im Modell eine Bauwerkssteuerung integriert. Es ist erforderlich, das komplette 1D-HN-Modell der Eider, d. h. inklusive der Tideeider, zu übernehmen. Einteilung der Gewässer in sinnvolle Abschnitte (max. Länge 1 km) unter Berücksichtigung des Längsprofiles. Auswertung (Differenzbathymetrie und -volumen je Gewässerabschnitt) von je zwei Höhenmodellen bzw. Peilungen im Bereich der Treene und der Binneneider. (B) Ergänzung 1D-HN Modell: Ergänzung der erforderlichen Eingangsdaten für die Berechnungszeiträume (01.01.2020 00:00 bis 01.04.2020 00:00 und 01.07.2020 00:00 bis 01.10.2020 00:00). Wahlposition: Aufbau eines 2D Hydrodynamik- und Sedimenttransport-Modells. (C) Simulation Ist-Zustand Simulation des Ist-Zustandes für die Berechnungszeiträume (01.01.2020 00:00 bis 01.04.2020 00:00 und 01.07.2020 00:00 bis 01.10.2020 00:00) mit dem Modellsystem SOBEK 3.0 (Deltares 2019a). Ermittlung der hydrodynamischen Systemparameter (Wasserstand, Strömungsgeschwindigkeit, Durchfluss, etc.) Darauf basierend Berechnung des Sedimenttransports mittels geeigneter Sedimenttransportformeln, ohne dass eine explizite modellbasierte Berechnung erfolgt. Bezogen auf die festgelegten Gewässerabschnitte (Kapitel 4.3) sind Kenngrößen zu ermitteln: - Gesamt-Sedimenttransport (total load) je Profil in kg/s - Sedimentationsrate / Erosionsrate in mm innerhalb der Berechnungszeiträume (D) Simulation Varianten wasserwirtschaftlicher Betrieb: Vier Varianten sollen erarbeitet werden, wie der Betrieb der wasserbaulichen Anlagen verändert werden könnte, um Sedimentation und Erosion in der Binneneider und unteren Treene zu reduzieren. (E) Auswertung Simulationsergebnisse: Die vorliegenden Simulationsergebnisse sind auszuwerten. Dabei sollen wesentliche Zusammenhänge den Sedimenttransport betreffend herausgearbeitet werden. Die Ergeb- nisse sind mit den Auswertungen der Höhenmodelle / Peildaten zu vergleichen. (F) Projektmanagement und Abschlussbericht: Durchführung von monatlichen Projektbesprechungen. Erstellung eines Berichts, der alle Untersuchungen, Ergebnisse und angewandter Methoden zusammenfasst.