Vertieferarbeit - Alternative technisch-biologische Ufersicherungen ...

Theoretische Grundlagen
Rückströmung gerät ins Schießen. Eine weitere Leistungssteigerung würde nun sogar
zur Abnahme der Fahrgeschwindigkeit und die Schiffsabsenkung bis zur Grundberührung
führen.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Sicherheit des Schiffes sowie der Ufer
muss dieser kritische Zustand unbedingt vermieden werden. Dies bedeutet, dass die
Schiffsgeschwindigkeit (vS) ein gewisses Maß unter der kritischen Geschwindigkeit
(vS,crit) bleiben muss.
2.4.5 Das Brechen der Welle
Das Brechen der Welle kann nicht nach der Wellentheorie beschrieben werden, da die
Wellenbewegung aufgrund der Reibungseinflüsse der Sohle keine Sinusform mehr
beschreibt. Durch Bodenreibung verliert die Welle an Energie, was eine Abnahme der
Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Wellenlänge zur Folge hat. Die Wellenhöhe
hingegen nimmt zu. Überschreitet das Verhältnis H/L einen kritischen Wert, so bricht
die Welle.
Bezüglich der Form des Brechens können drei verschiedene Brechertypen unterschieden
werden. Abhängig von der Neigung der Böschung bzw. der Gewässersohle
und dem Steilheitsgrad der Welle 9 spricht man von Schaumbrecher, Sturzbrecher oder
Schwallbrecher. Mit Hilfe eines Brecherindexes (ξ) 10 , der den Zusammenhang von
Böschungs- und Wellengeometrie erfasst, lassen sich die einzelnen Brecherarten für
bestimmte Uferneigungen charakterisieren.
Wird am Wellenkamm eine höhere Geschwindigkeit als die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit
erreicht, löst sich am Brechpunkt die sogenannte Brecherzunge aus dem
Wellenkamm und stürzt in freiem Fall ins Wellental (Sturzbrecher).
Eine spezielle Form von brechender Welle entsteht durch die ins Schießen geratene
Rückströmung des Schiffes. Durch Überlagerung der Diagonal- und Querwellen des
Sekundärwellensystems des Schiffes entsteht eine Wellenfront, deren Höhe das Maximum
der Sekundärwellen darstellt (vgl. Abb. 22). Diese Wellenfront läuft schräg auf die
Ufer zu, wobei sie sich vom Schiff nach beiden Seiten ausbreitet. Durch abnehmende
Wassertiefe im Einflussbereich der Böschung verliert die Wellenfront an Geschwindigkeit.
Dadurch steigt die Tiefen-Froudzahl (F rnh) an (vgl. Gl. 24). Die Wellen werden steiler
und bei Erreichen des Wertes F rnh=1,2 kommt es zum Brechen der Wellenkämme.
Als sogenannte Rollbrecher laufen diese Sekundärwellen dann mit Schiffsgeschwindigkeit
am Ufer entlang (vgl. Abb. 26).
9 Unter Steilheit einer Welle versteht man das Verhältnis Wellenhöhe zu Wellenlänge (H/L).
10 tan α
Brecherindex ξ = √ mit dem Böschungswinkel α
H/L
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