Im Rahmen dieser Studienarbeit „Künstliche Riffe zum Schutz vor TsunamiWellen“ wurden von mir die Laborversuche von Strusinska (2007) unterstützt, analysiert und ausgewertet. In Kapitel 2 dieser Arbeit wird der heutige Wissensstand zu dem Themen Tsunamiwellen, Theorie der solitären Wellen, Riffe und hydraulische Prozesse am Riff erläutert. Hierbei ist es unumgänglich, die nichtlinearen Wellentheorien, speziell für diese Arbeit die Theorie der solitären Wellen, zu verstehen, da sich Tsunamiwellen auf dem offenen Meer und somit auch auf Höhe eines Riffes am ehesten durch solitäre Wellen in Versuchen generieren lassen, während man für das Auftreffen der Welle auf die Küste am besten eine Bore generieren sollte. An-schließend werden verschiedenartige Riffe und die besonderen Prozesse, die sich am einen Riff abspielen, erklärt. Kapitel 3 stellt die durchgeführten Versuche mit ihren unterschiedlichen Aufbauten vor. Die Beschreibung des Versuchskanals, der eingesetzten Messtechnik, der unterschiedlichen Riffkonfigurationen sowie des Versuchsprogramms werden hier dargestellt. In Kapitel 4 wird dann die Vorgehensweise der Auswertung sowie die Ergebnisse vorgestellt. Nachdem gezeigt wird, wie die im Wellenkanal generierten Wellen mit den zuvor beschriebenen Wellentheorien übereinstimmen, soll das Brechverhalten der Wellen an den verschiedenen Riffstrukturen beschrieben werden. Ebenso findet eine Untersuchung statt, in wie fern die Riffe eine Generierung zusätzlicher Wellenkomponenten (Solitonen) verursachen. Um die globalen Prozesse an den unterschiedlichen Riffstrukturen beschreiben zu können, werden anschließend die Wellenhöhen vor und hinter den Riffen miteinander verglichen. Der letzte Punkt der Auswertung ist eine Stellungnahme zu den Einflüssen einer vorhandenen Böschung an den Riffen. Auf dieser Grundlage werden schließlich Möglichkeiten und Grenzen verschiedener Riffstrukturen in Bezug auf den Küstenschutz in einer abschließenden Beurteilung diskutiert.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Theoretische Grundlagen
- Tsunamiwellen
- Entstehung
- Ausbreitung
- Auftreffen auf die Küste
- Auswirkungen und Schutz
- Theorie der solitären Wellen
- Riffe als dämpfende Strukturen
- Natürliche Riffe
- Künstliche Riffe
- Konstruktionsarten künstlicher Riff
- Anwendungsbereiche künstlicher Riffe
- Wirkungsweise künstlicher Riffe für den Küstenschutz
- Konstruktionsmaterialien künstlicher Riffe
- Hydraulische Prozesse am Riff
- Lokale Prozesse am Riff
- Wellenbrechen
- Wirbelbildung
- Nichtlineare Effekte
- Globale Effekte
- Lokale Prozesse am Riff
- Zusammenfassung der theoretischen Grundlagen
- Präzisierung der Aufgabenstellung
- Tsunamiwellen
- Versuchsaufbau und Versuchsprogramm
- Beschreibung des Wellenkanals und der Wellenmaschine
- Modellmaßstab und Vordimensionierung
- Riffgeometrien
- Riffbreite B=1,00m
- Riffbreite B=2,00m
- Messtechnik
- Wellenpegel
- Druckmessdosen und ADV-Sonden
- Videoaufzeichnungen
- Versuchsprogramm
- Analyse der Versuchsdaten
- Ermittlung der benötigten Wellenparameter
- Vergleich der generierten solitären Wellenprofile mit der Theorie von Boussinesq (1871)
- Lokale Prozesse
- Wellenbrechen am Riff
- Generierung zusätzlicher Wellenkomponenten („Wellenfission“)
- Globale Prozesse am Riff
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Studienarbeit untersucht den Einsatz künstlicher Riffe zum Schutz vor Tsunamiwellen. Die Hauptziele sind die Analyse und Auswertung von Laborversuchen zur nichtlinearen Transformation von solitären Wellen an einer Unterwasserstruktur endlicher Breite, sowie die Beurteilung der Möglichkeiten und Grenzen verschiedener Riffstrukturen in Bezug auf den Küstenschutz.
- Nichtlineare Wellentransformation von solitären Wellen an Riffen
- Wellenbrechen an Unterwasserstrukturen
- Generierung zusätzlicher Wellenkomponenten („Wellenfission“)
- Globale Effekte von Riffen auf die Wellentransmission und -dissipation
- Bewertung von Riffstrukturen für den Küstenschutz vor Tsunamis
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 2 erläutert die theoretischen Grundlagen der Arbeit, insbesondere die Entstehung, Ausbreitung und Auswirkungen von Tsunamiwellen, sowie die Theorie der solitären Wellen als Modell für die Beschreibung von Tsunamiwellen auf offener See. Desweiteren werden natürliche und künstliche Riffe als dämpfende Strukturen vorgestellt und die wichtigsten hydraulischen Prozesse an Riffen, wie Wellenbrechen, Wirbelbildung und nichtlineare Effekte, beschrieben.
Kapitel 3 präsentiert den Versuchsaufbau und das Versuchsprogramm. Es werden der Zwillingswellenkanal, die Wellenmaschine, die verschiedenen Riffgeometrien und die Messtechnik erläutert. Das Versuchsprogramm umfasst verschiedene Riffbreiten, -höhen und -geometrien, sowie vier verschiedene Wellenhöhen.
Kapitel 4 analysiert die Versuchsergebnisse. Es werden die Wellenparameter ermittelt, die generierten Wellenprofile mit der Theorie von Boussinesq verglichen und die lokalen Prozesse des Wellenbrechens und der Wellenspaltung untersucht. Außerdem werden die globalen Effekte von Riffen auf die Wellentransmission dargestellt.
Schlüsselwörter
Tsunami, solitäre Wellen, künstliche Riffe, Wellenbrechen, Wellenfission, Wellentransmission, Küstenschutz, hydraulische Prozesse, Laborversuche, Modellmaßstab
- Arbeit zitieren
- Steffen Koß (Autor:in), 2009, Künstliche Riffe zum Schutz vor Tsunamiwellen , München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/164867
