HANSA 11-2019

Abschlussbericht Auslandsaufenthalt an der University of Ottawa, Kanada,
vom 14.09.2018 bis zum 14.08.2019 von Tom Kristian Hoffmann
In meinem bisherigen Studienverlauf waren
Auslandsaufenthalte immer ein wichtiger
und fester Bestandteil der Ausbildung,
um über den Tellerrand zu schauen,
fachliche und sprachliche Kenntnisse zu
erweitern. Nach einem Erasmus in Spanien
und zwei Fachexkursionen bzw. Fachkursen
nach Indonesien entschied ich mich
die Masterarbeit in Ottawa, Kanada, zu
schreiben. Als studentische Hilfskraft am
Ludwig-Franzius-Institut (LuFI) in Hannover
sammelte ich schon seit dem Start
des Masterstudiums Erfahrungen in physikalischen
Modellversuchen. Diesen Erfahrungsschatz
wollte ich neben einer Vertiefung
der englischen Sprache in Kanada
erweitern. Dank Prof. Nils Goseberg, LWI
Braunschweig, und Prof. Torsten Schlurmann,
LuFi Hannover, fand ich die Möglichkeit
in den hydraulischen Einrichtungen
der University of Ottawa unter der
Leitung von Dr. Ioan Nistor zu arbeiten.
Als visiting student researcher unterstützte
ich das Projekt einer PhD-Studentin und
konnte ein Teil der Ergebnisse auch in meiner
Masterarbeit verwenden. Ohne Kurse,
Hausarbeiten oder Klausuren konnte ich
meine Zeit zu 100% auf die Zusammenarbeit
im Projekt fokussieren.
Das Team um Dr. Nistor ist im Bereich
der Post-Tsunami Forschung und der resultierenden
Schäden der Tsunamis weltweit
bekannt. Ich war froh, dass ich unter
seiner Betreuung meine fachlichen Kenntnisse
vertiefen durfte. Der Fokus des Forschungsvorhabens
war der Einfluss des
Porenwasserdrucks auf die Entwicklung
von Kolken an küstennahen Strukturen.
Seitliche Ansicht des Kolks an der
quadratischen Struktur
abhängig von der Größe und der Geschwindigkeit
der gebrochenen Tsunami-
Welle, die als Bore vorantrieb, und den Bodenverhältnissen
entwickelt sich der Kolk
um Strukturen unterschiedlich. Die zwei
Ziele der Untersuchungen waren zum einen
der Porenwasserdruck, der vom Bodenwassergehalt,
von der Wasserhöhe und
der Porosität abhängt, und zum anderen
der Unterschied zwischen der maximalen
Kolktiefe und der finalen Kolktiefe.
Die Kolke werden häufig beim Rückfließen
des Wassers von Sedimenten wieder
gefüllt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der hereinkommenden Bore wurde mit
einer GoPro Kamera ausgewertet und die
Anfangswasserhöhe mit einem Wasserpegel
gemessen. An der Teststruktur selber
befanden sich zwei Wave Sensors, um
den Wasserpegel über den Tensiometern
(Messung der Saugspannung) zu messen,
und zwei Acoustic Doppler Velocimeter
(ADV), um die Geschwindigkeit unmittelbar
vor der Struktur zu messen. Die eigentliche
Herausforderung war, den Porenwasserdruck
im Sand an der Struktur
zu ermitteln. Die Plexiglas® Struktur wurde
mit neun Tensiometern auf der Front
und einem auf der Seite ausgestattet.
Der Blick auf das Sandbett mit Struktur
stromabwärts
Die empfindlichen Messgeräte leiteten den
hydrostatischen und dynamischen Druck
weiter. Aus der zeitlichen Veränderung
des Porenwasserdruckes konnte die PhD-
Studentin den Gradienten ermitteln, der
die Kolk-Rate beeinflusste. Die Theorie
hinter dem Porenwasserdruckgradienten
basiert auf die Forschungsarbeit von Tonkin
et al. (Tsunami scour around a cylinder.
Journal of Fluid Mechanics, 496, 165-
192, 2003). Zwei zusätzliche Faktoren, die
wir in unserer Arbeit hinzufügten, waren
die Bodenwasserverhältnisse und die
Neigung des Strandes. Da nach der ersten
Tsunamiwelle noch häufig eine weitere
Welle folgt, führten wir die Versuche mit
jeweils komplett trockenem oder vollgesättigtem
Sand durch, um dort die Unterschiede
der Kolkentwicklung zu ermitteln.
Außerdem fügten wir am Ende der Versuche
noch eine Testreihe mit Neigung hinzu,
die die Interaktion zwischen der Bore,
der Struktur und dem sandigen Strand
beeinflusst. Die endgültigen Ergebnisse
liegen zum jetzigen Zeitpunkt (Oktober
2019) noch nicht vor, so dass zum jetzigen
Zeitpunkt noch keine eindeutige Aussage
getroffen werden kann. Diese Ergebnisse
werden bei der Aktualisierung des amerikanischen
Leitfadens »Minimum Design
Loads and Associated Criteria for Buildings
and Other Structures (ASCE/SEI
7-16)« herangezogen.
Das Parlament in Ottawa
Die Zusammenarbeit in der Wasserbauhalle
hat mir einen Einblick in ein neues
Forschungsfeld und in den Ablauf einer
kanadischen Promotion ermöglicht. Zudem
habe ich gelernt, dass es in der Forschung
häufig Perioden ohne Ergebnisse
gibt, die man mit sehr viel Geduld überbrücken
muss. Aber es gilt Herausforderungen
anzunehmen, Probleme zu lösen
und neue Erkenntnisse zu gewinnen. In
einem nächsten Schritt möchte ich ein eigenes
Projekt bearbeiten und die komplette
Planung und Durchführung übernehmen.
Ab Januar 2020 werde ich daher als
Research Associate am LuFI meine Promotion
beginnen.
Neben den zeitaufwendigen Forschungsarbeiten
konnte ich dennoch ein Teil der
Zeit zum Reisen nutzen. Im März besuchte
ich gemeinsam mit Dr. Nistor einen
Workshop in Vancouver an der kanadischen
Westküste. Dort wurden zukünftige
Möglichkeiten der Nutzung intelligenter
und nachhaltiger Infrastrukturen diskutiert.
Ich nutze die Zeit aber auch, um
die Stadt und die Wintersport-Metropole
Whistler zu erkunden. An den Wochenenden
konnte ich zudem die Niagarafälle,
den umliegenden Nationalpark Gatineau
und die Städte Montreal und Toronto besuchen.
Zum Schluss meines Auslandsaufenthaltes
fuhr ich mit dem Auto die Ostküste
entlang. Traumhafte Landschaften,
wilde Tiere in der unberührten Natur und
an jeder Ecke freundliche und zuvorkommende
Kanadier, die immer für Fremde
offen sind.
Der goldene Herbst auf dem Campus
Dank der finanziellen Unterstützung der
HTG und eines PROMOS Stipendiums
konnte ich mich fachlich und persönlich
weiterentwickeln. Besonders der Wunsch
zu promovieren hat sich während meiner
Zeit in Kanada gefestigt. Ich bedanke mich
bei der HTG für die Unterstützung und bei
allen anderen, die mir den Auslandsaufenthalt
in Ottawa ermöglicht haben.
© Tom Kristian Hoffmann
HANSA International Maritime Journal 11 | 2019
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