Strömung

Durch die unterschiedlichen Gelände- oder Gewässerformen im Jade-Weserästuar von flachen Watten, Prielen und großen Rinnen, Seitenarmen und Nebenflüssen bis zur ausgebauten Rinne mit Buhnen und Hafenanlagen und durch den Tidehub von ungefähr 4 m ergibt sich ein breites Spektrum von Strömungsgeschwindigkeiten, die sich im Rhythmus der Tide in ihrer Stärke und Richtung ändern. Auch innerhalb eines Gewässerquerschnitts gibt es große Unterschiede zwischen der Mitte einer Rinne und den Ufern und zwischen der Oberfläche und dem Boden.

Die Messung des Parameters Strömung erfolgt mit ortsfesten Geräten entweder als Dauermessung an festen Positionen übermehrere Jahre oder in Form einer Messkampagne mit mehreren Geräten an mehreren Stationen in einem räumlich engbegrenzten Gebiet. Darüber hinaus werden Schwimmer zur Aufzeichnung der Stromlinie des Wasserkörpers eingesetzt.

Strömungsmesskampagnen werden häufig als Querschnittsmessungen über 1 - 2 Tiden durchgeführt. Hierzu werden an mehreren Positionen im Querschnitt Messketten mit 1 - 3 Geräten ausgelegt. Die Anzahl der Geräte richtet sich nach der Wassertiefe. Jede Messkette wird über einen Betonstein am unteren Ende an der Position gehalten. Ein Auftriebskörper hält die Messkette etwa senkrecht über der Position. In der Fahrrinne wird vom Schiff aus mit einer Messkette im Kran gemessen, um für große Schiffe, die nicht ausweichen können, den Weg freimachen zu können.
Um die Messung mit anderen Messungen vergleichbar machen zu können, wird über ein einzelnes Gerät, das 2 - 3 Wochen also einen vollen Spring-Nipp-Zyklus erfasst und die Wasserstände während der Messung eine Umrechnung auf mittlere Tideverhältnisse vorgenommen. Im Abstand von mehreren Jahren werden die Messungen in einem Querschnitt wiederholt, um Veränderungen zu ermitteln.

Auslegen von Strömungsmessgeräten

Strömungsmessgerät

Die Messungen finden mit Strömungsgeräten der Firma Aanderaa statt. Die Messung erfolgt mit Schallwellen nach dem Dopplerprinzip. Die Frequenzveränderung zwischen abgestrahltem und empfangendem Signal ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit.

Auswertung von Querschnittsmessungen mit der Darstellung von Einflusszeitflächen

Einflusszeitflächen

Beispiel für die Auswertung einer Strömungsmessung: Unten die Verteilung der Messgeräte im Querschnitt. Aus den mittleren Geräten (schwarze Punkte) wurde eine zeitliche und räumliche Verteilung der Geschwindigkeiten berechnet. Die höchsten Geschwindigkeiten werden bei Ebbstrom im Bereich der Fahrrinne mit über 140 cm/s erreicht. Während des Flutstroms sind die höchsten Geschwindigkeiten mit über 120 cm/s niedriger und von einer kürzeren Dauer. An den Linien mit der "0" findet die Kenterung der Strömung statt. In den flachen Bereichen ist die Geschwindigkeit kleiner als in den Tiefen. Über die Zeitachse an der linken Seite, die sich auf die Eintrittszeit des Hochwassers in Bremerhaven bezieht, kann man die Dauer des jeweiligen Geschwindigkeitsbereiches erkennen.

Aus der gesamten Messung können die mittleren Geschwindigkeiten im Querschnitt und ihre Richtungen, der Durchfluss durch den Messquerschnitt für einzelne Zeitabschnitte und der Gesamtdurchfluss während der Flut- und Ebbphase ermittelt werden.

Verteilung der mittlere Strömungsgeschwindigkeiten im Messquerschnitt

Zeitliche Veränderung des Durchflusses

Die folgenden Abbildungen zeigen eine Übersicht der Querprofile, in denen Strömungsmessungen in den letzten Jahrzehnten gemacht wurden.

Messquerschnitte in der Unterweser

Messquerschnitte in der Außenweser