Zeitliche Kolktiefenentwicklung um einen Monopile unter Wellen - FZK
Zeitliche Kolktiefenentwicklung um einen Monopile unter Wellen - FZK
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<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung durch <strong>einen</strong><br />
<strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut<br />
Ulrike Schmidtke<br />
Hocine O<strong>um</strong>eraci<br />
Forschungszentr<strong>um</strong> Küste
Überblick<br />
Großmaßstäbliche Versuche (1:10) - Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong><br />
schmalen <strong>Monopile</strong> (D = 0,56 m) <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut von Nov.<br />
2009 bis Feb. 2010<br />
4 JONSWAP Spektren getestet (Re w = 9.000 - 135.000 – turbulent)<br />
Erstmalige Anwendung eines Fächerecholotes zur Profilierung der<br />
Kolkentwicklung<br />
Weitere Messungen: Wasserspiegelauslenkung, Orbitalgeschwindigkeit ,<br />
Bodenprofil (punktuell), Porendruck im Boden, Sedimentkonzentration in<br />
der Wassersäule, Druck am Pfahl.<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
2
7.0m<br />
<strong>Wellen</strong>maschine<br />
+11° -<br />
4.0m<br />
+7.0m<br />
111,02m<br />
+4,20 Ruhewasserspiegel<br />
0.0m Kanalsohle<br />
<strong>Wellen</strong>richtung<br />
<strong>Wellen</strong>pegel 12 3 4 7 89 101112131415 16 17181920<br />
111.02m<br />
<strong>Monopile</strong><br />
Messcontainer<br />
+1.0m Sandbett (d50 = 0,173 mm)<br />
300m<br />
Draufsicht<br />
Seitenansicht<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
1 : 6<br />
3
Fächerecholot<br />
Geschwindigkeitssensoren<br />
Drucksensoren<br />
Acoustic<br />
Backscatter<br />
Sensoren (ABS)<br />
Punktecholot<br />
High-<br />
Resolution<br />
Profiler<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
<strong>Wellen</strong>pegel<br />
Videokamera<br />
im Pfahl<br />
Sediment<br />
Bett<br />
4
RW1<br />
Serie<br />
S2<br />
S4<br />
I II<br />
S3<br />
S2<br />
S1<br />
S3 S3<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
S4<br />
Kurz 2 Kurz 2<br />
<strong>Wellen</strong>kanal drainiert, Kolk aufgefüllt und Sedimentbett auf ~1m erhöht<br />
<strong>Wellen</strong>energie Typ H s [m] T p [s] Anmerkung<br />
S1<br />
S2<br />
S3<br />
S4<br />
<strong>Wellen</strong>energie<br />
Wasser und Sediment<br />
Tiefen konstant<br />
h ~= 3.2 m, d ~= 1 m<br />
Time, t<br />
RW1 Reg. <strong>Wellen</strong> 0.75 6.00 Kalibrieren der Instr<strong>um</strong>., Überprüfung der Messdaten<br />
Kurz1 Jonswap 0.3 2.50 Test z<strong>um</strong> Verfüllen des Kolkes<br />
Kurz2 Jonswap 0.6 5.00 Test z<strong>um</strong> Verfüllen des Kolkes<br />
S1 Jonswap 0.90 7.60 Hohe <strong>Wellen</strong>ergie, turbulent, Kolkbildung<br />
S2 Jonswap 1.00 8.00 Hohe <strong>Wellen</strong>ergie, turbulent, Kolkbildung<br />
S3 Jonswap 1.10 8.40 Hohe <strong>Wellen</strong>ergie, turbulent, Kolkbildung<br />
S4 Jonswap 1.20 8.80 Hohe <strong>Wellen</strong>ergie, turbulent, Kolkbildung<br />
5
Messwagen<br />
fahrbar über<br />
dem Kanal mit<br />
Fächerecholot<br />
Unbearbeitetes Aufmass des Bodenprofils <strong>um</strong><br />
den Pfahl<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
Während der Messung<br />
6
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
7
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
8
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
12
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
14
Maßbänder<br />
Kolksohle<br />
Digitale Kamera<br />
mit Leuchtdioden<br />
Sichtfenster<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
<strong>Wellen</strong>richtung<br />
15
el. Kolktiefe S/D [-]<br />
0.7<br />
0.65<br />
0.6<br />
0.55<br />
0.5<br />
0.45<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
0<br />
<strong>Kolktiefenentwicklung</strong> S/D Spektr<strong>um</strong> 3 Serie 2 (Tp=8,4s,<br />
Hs=1,1m)<br />
Test 2<br />
Test 1<br />
Test 3 Test 4 Test 5 Test 6 Test 7<br />
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000<br />
Zeit t [s]<br />
maximale Kolktiefe Smax/D<br />
mittlere Kolktiefe Smean/D<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
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Ziele<br />
Ausblick<br />
Verbesserung des Prozessverständnisses für die Kolkentwicklung<br />
<strong>unter</strong> Seegang<br />
Vorliegende empirische Formeln zur Bestimmung der Kolkausmaße<br />
und zeitlichen Entwicklung überprüfen<br />
Physikalisch sinnvollere Berechnungsansätze für Kolktiefe,<br />
Kolk<strong>um</strong>fang und zeitliche Entwicklung <strong>unter</strong> Berücksichtigung von<br />
Strömungs-, Pfahl- und Sedimentparametern entwickeln<br />
Bestimmung des Anteils an Suspensionsfracht am<br />
Sedimenttransport und der Kolkentwicklung <strong>um</strong> den Pfahl (bei<br />
n<strong>um</strong>erischen Modellen in der Regel vernachlässigt)<br />
Danksagung<br />
Die Studie ist Teil des Forschungsprojektes „CoMIBBS“ (Teilprojekt der<br />
European Community’s Sixth Framework Programme Integrated<br />
Infrastructure Initiative HYDRALAB III, Contract no. 022441 (RII3))<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
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<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung durch <strong>einen</strong><br />
<strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut<br />
Ulrike Schmidtke<br />
Hocine O<strong>um</strong>eraci<br />
<strong>Zeitliche</strong> Kolkentwicklung <strong>um</strong> <strong>einen</strong> <strong>Monopile</strong> <strong>unter</strong> Seegang bei Sturmflut - Ulrike Schmidtke<br />
Homepage: www.fzk-nth.de<br />
E-mail: office@fzk-nth.de<br />
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