Experimentelle Untersuchungen zu Sedimentablagerungen in einer Flusskrümmung am Mittelrhein

Das Verkehrsinfrastrukturprojekt „Abladeoptimierung der Fahrrinnen am Mittelrhein“ hat zum Ziel, die Fahrrinnentiefe im Rhein zwischen den Städten Mainz und St. Goar an die ober- und unterstrom angrenzenden Abschnitte anzugleichen. Dazu sollen insgesamt sechs Tiefenengstellen beseitigt werden. Eine dieser Engstellen befindet sich an der Kiesbank „Jungferngrund“ gegenüber der Ortschaft Oberwesel, etwa bei Rhein-km 550. In diesem Bereich weist der Rhein eine 90°-Krümmung auf, in der die Fahrrinne am Außenufer durch die Felseninsel Tauber Werth und am Innenufer durch umfangreiche Sedimentanlandungen der Kiesbank Jungferngrund eingeengt ist. Die Sedimentanlandung am Innenufer weist eine Breite von ca. 200 m auf und reicht bis in den Bereich der Fahrrinne hinein, wodurch die Schifffahrt beeinträchtigt wird. Die Anlandungen bestehen im Wesentlichen aus Sand und Kies und weisen eine weitgestufte Sieblinie auf.
Um die morphologischen Verhältnisse in der Flusskrümmung zu untersuchen und geeignete flussbauliche Maßnahmen zu entwickeln, führt die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) im Auftrag des Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Rhein u. a. experimentelle Untersuchungen in einem großmaßstäblichen Modell durch.
Um die morphologischen Verhältnisse der Flusskrümmung im Modell möglichst genau nachzubilden, musste u. a. die Topografie der Flusssohle möglichst exakt abgebildet sowie die weitgestufte Sieblinie des Natursediments auf ein geeignetes Modellsediment übertragen werden. Eine maßstäbliche Verkleinerung der Natursedimente war auf Grund der vorhandenen Feinkornfraktionen nicht möglich, da diese teilweise bis in den Bereich bindiger Sedimente verkleinert würden und damit Adhäsions- sowie
Kohäsionskräften unterlägen. Stattdessen wurde die Natursieblinie auf eine Kunststoffgranulatsieblinie übertragen.
Die Wahl und Erprobung eines geeigneten Modellsedimentes wurden von der Hochschule Magdeburg in Kooperation mit der BAW mit experimentellen Grundlagenversuchen untersucht. Da bisher wenig Erfahrung mit Kunststoffgranulat als Modellsediment für weitgestufte Natursedimente vorliegt, werden im Folgenden die Grundlagenuntersuchungen an der Hochschule Magdeburg und ausgewählte experimentelle Untersuchungen im großmaßstäblichen Modell an der BAW vorgestellt. Ziel dieses
Artikels ist es, die Anwendbarkeit von Kunststoffgranulat-Mischungen mit unterschiedlicher Dichte zur Nachbildung weitgestufter Natursedimente in Modellversuchen zu verdeutlichen.