In einigen Ästuaren kam es aufgrund anthropogener Eingriffe zu einer verstärkten Anreicherung kohäsiver Sedimente, wodurch sich mächtige Schlickschichten ausgebildet haben. Diese können erheblichen Einfluss auf die dortigen Strömungs- und Transportprozesse haben. Aktuelle Messungen aus dem Ems-Ästuar zeigen, dass sich die Lage der Grenzflächen zwischen Wasser, Flüssigschlick und dem konsolidierten, unbeweglichen Schlick während eines Gezeitenzyklus verändern und die Schichten nicht immer voneinander abzugrenzen sind. Das Vorhandensein von Schlick hat zahlreiche Auswirkungen auf eine Strömung, die in hydrodynamisch-numerischen Modellen bisher nur unzureichend berücksichtigt werden. Um die komplexen Prozesse in der Ems mittels numerischer Simulation abbilden zu können, wird in dieser Arbeit ein 1D-vertikal holistischer Modellierungsansatz verfolgt, bei dem der unbewegliche Boden in das Berechnungsgebiet aufgenommen wird. Hierfür sind Modifikationen an den Modellgleichungen erforderlich. Um den immobilen Schlick innerhalb des holistischen Konzeptes zu integrieren, wird eine Sedimenttransportgleichung abgeleitet, die den Prozess der Konsolidierung miteinschließt. Für die Berechnung der turbulenten Größen wird ein k-w-Turbulenzmodell verwendet, da dieses stabil bis in den unbeweglichen Schlick rechnen kann. Eine neu eingeführte Erosionsdiffusivität ermöglicht die Erosion von Sediment innerhalb der Sedimenttransportgleichung. Für die Berechnung der rheologischen Viskosität wird ein Ansatz ohne Fließgrenze vorgestellt und anhand von Messungen validiert. Die Modellgleichungen werden basierend auf der Finiten-Volumen-Methode in MATLAB implementiert und für verschiedene eindimensionale Anwendungsfälle getestet. Es wird eine einfach sedimentgeschichtete Gerinneströmung, eine Absetzsäule und ein vertikaler Schnitt im Ems-Ästuar simuliert und mit vorhandenen Messdaten verglichen. Die Ergebnisse der sedimentgeschichteten Gerinneströmung zeigen, dass der unbewegliche Schlick durch den holistischen Ansatz modelliert werden kann. Die Simulationsergebnisse des Ems-Modells sind in der Lage, die Schlickdynamik des Ästuars qualitativ zu reproduzieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Prozesse Konsolidierung, Erosion und Deposition erfolgreich innerhalb der holistischen Modellgleichungen berechnet werden können. Durch Parameterstudien wird gezeigt, dass die Anfangssedimentkonzentration, die Sinkgeschwindigkeit, die vertikale Diskretisierung, die rheologische Viskosität und die Erosionsdiffusivität einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse besitzen.     «

In einigen Ästuaren kam es aufgrund anthropogener Eingriffe zu einer verstärkten Anreicherung kohäsiver Sedimente, wodurch sich mächtige Schlickschichten ausgebildet haben. Diese können erheblichen Einfluss auf die dortigen Strömungs- und Transportprozesse haben. Aktuelle Messungen aus dem Ems-Ästuar zeigen, dass sich die Lage der Grenzflächen zwischen Wasser, Flüssigschlick und dem konsolidierten, unbeweglichen Schlick während eines Gezeitenzyklus verändern und die Schichten nicht immer voneina...    »