Einleitung

Hafen-Verschlikung und Verlandunsprobleme sind nicht nur an Elbe oder andere Flüssen liegende Hafens, solche ähnliche Probleme gibt'es auch an türkischen Häfen auch. Besonders für die türkische Aussenhandel sehr wichtige Hafen von Izmir hat auch eine sehr grosse Verlandungsproblem. Die alle Bäche, die zu den Izmir'er Bucht fliessen sind vorher schon stark beschmuzt. Die Schmutzstoffe werden in Izmir'er Hafen Gebiet abgelagert und dort deren organische Inhaltstoffe unter den anaerobischen Be-dingungen abgebaut.Bei der Überflutungen werden die absetzten Feststoffe bewegt und bis mittlere Bucht hineintransportiert. Durch den Abbau der organischen Stoffe, besonders in Sommer - Monaten, entstehen unerträgliche Geruchsemmissionen. Für die Lösung dieser Problem werden einige Vorschläge gemacht, dass man Hafenschongebiet belüftet. Mit irgendeine Sanierungsarbeit an-fangen zu können müsste man eigentlich einige Parameter wie Wassermenge, Feststoff-Fracht und Überflutungswassermenge ganau wissen oder hochrechnen.

Die Bächer wie Melez, Arap, Manda etc., die durch die Siedlungen fliessen, nehmen und bringen sie alle häusliche und industri-elle Schmutzstoffe zu dem Bucht rein. Anscheinlich es wird noch so lange dauern bis die Ringkanalisationbau von Gross-Stadt Izmir fertig wird und die ganze Abwasser zu den Oxidation-Lagunen eingeleitet und dort gereinigt werden. Wenn es auch der Fall ist, wird immer ein Feststofftransportproblem vor uns stehen. Besonders durch die Regenwasser werden sie weiterhin belastet, wenn es Überflutungen gibt.

Vor einigen Jahren bereits abgelagerte Stoffe hat man ausgebaggert und im mittleren Buct abgelagert, was sehr harte Auseinandersetzungen in der Türkei, besonders in Izmir veranlasst hat. Es war nicht anderes als Problemverlagerung, keine Problemlösung.

Über stattliche Wasserwirtschaftsamt (DSI) wird ständig Wasserstände und auch Hochwasserstand in Bächer gemessen und registriert. Die vorgefundene Daten waren nicht genug über Wassermenge und Feststoff-Fracht genaues auszusagen. Deshalb wurde versucht an Hand der vorhandene Daten einige Hochrech-nungen zu machen. Die Werte, die man in der Fachliteratur ge-funden hat, hat man auch hier mitdisskutiert. Verweildauer des Wasser und Verschlickung des Hafenschutzgebietes kalkuliert. Über die Schlussfolgerungen wurden die Sanierungsvorschläge gemacht.

Standortbeschreibung und bereits durchgeführte Arbeiten

Um die Schiffverkehr nicht zu verhindert und Hafenverlandung zu vermeiden hat man in innerem Bucht ein hydraulische Stömungsstoper (eine Mole) gebaut. An Hand der Abb. 1 kann man dieser Schutzbauten und die Bächer, die Bucht fliessen sehen. Diser Sedimentfanggebiet ist wie ein Kanal ca. von 20 m bis 400 m Breite , 1 km Länge. Dieser Gebiet hat ein Volum von 451 400 m³, und eine Fläche von 81200 m². Querschnitt ist ein Trapez und hat eine Neigung von 2/3 und Tiefe ist zwischen 4 - 7 m. Die ganze absetzbare Stoffe, die von den Bächer hierher transportiert werden, setzen sie hier ab (1,2).

An Hand der bereits registrierten hydrologischen Daten der Einzuggebiete von Bächer wie Melez und Arap wurden Tabellen gemacht. Alle Werte in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1 : Monatliche mittlere Durchflussmenge von Melez und Arap Bächer (10⁶m³/Monat)

a) Bei Melez Bach

----------------------------------------------------------------Monate Niederschläge häusliche Abwasser gesamte Wassermenge

(Niederschläge + häus- liche + industr. Abw.)

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Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Total

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P.S. Monatliche mittlere industrielle Abwassermenge = 1.28 (10⁶m³/Monat)

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b) Arap Bach

----------------------------------------------------------------Monate Niederschläge häusliche Abwasser gesamte Wassermenge

(Niederschläge + häus- liche + industr. Abw.)

----------------------------------------------------------------

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Total

----------------------------------------------------------------

P.S. Monatliche mittlere industrielle Abwassermenge= 0.14 (10⁶m³/Monat)

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Das Wasser, was von Einzugsgebiet von Arap Bachs kommt, werden durch eine Derivationsbau zu den Manda Bachsbett eingeleitet. Kanal hat eine Neigung von 1:1,5 und Kapazität von 55 m³/s. Alte Bachbett von Arap Bach darf nur 9m³/s Wasser zu dem Bucht leiten. Wie an Hand der Abb. 1 zu sehen ist kann man folgendeweise numerieren:

1: Arap Bach vor Derivation

2: Arap Bach nach derivation

3: Derivation Kanal

4: Manda Bach vor Derivation

5: Manda Bach nach Derivation.

Manda Bach mündet sich zu den Bucht in einer Stelle, wo die Breite des Sedimentationsbecken schon 400 m wird (Abb.1).

Für die nördliche Teil des Sedimentationsbeckens wurde extreme hydrographische Werte ohne häusliche und industrielle Abwasser und Niederschläge zu berücksictigen ermittelt. In den südlichen Teil des Sedimentationsbeckens wurde die hydraulische Verweildauer und die Änderung und Akkumulation der Suspensa hochgerechnet. Für diesen Teil wurde die Melez und Arap als Einzugsgebiete genommen.

Tabelle 2 : Monatliche Änderung der mittleren Durchflussmenge zu den Bucht (10⁶m³/Monat)

----------------------------------------------------------------Monate Melez Arap Total

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Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Total

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Methoden

Da keine reelle pysikalische Zahlen vorhanden war, müsste man hier die Simulationsmethoden benutzen zu einer Schlussfolgerung zu kommen. Hier wurde meist angewandete Methoden wie Mockus und DSi genommen. Diese beide Simulationsmethoden wurden in der Gebiet sehr häufig für die Überflutungsrechnung benutzt.

Monatliche mittlere Durchflussmenge

Im Jahr 1985 lebte 853 000 Menschen im Melez Bach Einzugsgebiet, dagegen 288 000 im Arap Bach Einzugsgebiet. Wasserverbrauch pro Person ist 156 l (3,4,5). Die Spitzenwerte für beide einzugsgebiet wurde mit einem Wert von 1.3 Juni und Juli angenommen. Im Herbst und Frühjahr waren dagegen normal mittlere Werte. Wie es für ganze Stadt izmir gilt , ist auch für diesen Einzugsgebiet Kanalisationsplan unbekannt. Es ist klar und sicher dass alle vorhandene Kanalnetze zu den Bächer und Bucht fliessen. Die Wasserverluste durch die Bewässerung und Kanalversickerung , kommen endeffekt zu Kanal oder Bachbett wieder zürück sodass man sie vernachlässigen kann. Da die Grundwasserspiegel an einigen Stellen sehr nahe an der oberfläche liegen und bereits vorhandene Kanalnetz sehr alt und überholungsbedürftig ist, könnte man annehmen dass vom Grundwasser und auch von versickkertem Wasser der grössste Teil von Kanälen zu Bucht geleitet werden. Häusliche und industrielle verbrauchte Wassermenge kann man an Hand der Tafel 1 und 2 sehen. Mittlere monatliche Wassermenge sinde je nach der Industrieart sehr verschieden und schwankend. Zu Arap Bach geleiteten industriellen Abwassermenge sind geringer als den geleiteten häuslichen Abwassermenge. Aus dem Grund diese Werte kann man vernachlässigen. Dagegen bei Melez Bach ist es hoch. Für Arap Bach monatliche mittlere industrielle Abwassermenge= 0.14 10⁶m³/Monat und für Melez Bach monatliche mittlere industrielle Abwassermenge = 1.28 10⁶m³/Monat.

Die Wassermnege, die von der Niederschlägen kommen und von häuslichen Abwasser, industriellen Abwasser stammen und auch die gesamte Wassermenge Niederschläge + häusliche + industrielle Abwasser bestehen werden bereits an der Tafel 1 und 2 zusammengefasst. Tafel 3 zeigt die monatliche Veränderung der gesamten Wassermenge, die zu den Sedimentationsbecken fliessen.

Überflutungswassermenge der Bächer wurde einmal nach dem alle 14 monatigen und anderem mal alle 2.33 jährigen Niederschlag - Ereignisse gerechnet. Bei der Abb. 1 kann man die Spitzenwerte der Wasserdurchflussmenge (Q_p), sehen. Die Zahlen ohne Klamme geben die Werte nach dem alle 14 monatigen Niederschlag - Ereignisse, die Zahlen in der Klamme geben die Werte nach dem alle 2.33 jährigen Niederschlag - Ereignisse. Bei der Bestimmung der einzellen Hydrographen hat man während 4 stündigen Regen (Niederschlag) ins Acht genommen (Abb. 2).

Absetzbare Feststoffmenge

Die absetzbare Feststoffe kann man nach der verschiedenen Quellen unterteilen: Niederschlag, häusliche Abwasser, industrielle Abwasser. Auf Person, Fläche und Niederschlagshöhe bezogen kann man die Werte erstellen.

Mit dem Regenwasser kommende absetzbare Stoffmenge ist 20 - 40 g/E.d . Diese werte ändern sich je nach dem Monat. (6).

Bei einer Arbeit, die Regenwasserqualität abhandelte, wurde die absetzbare Stoffmenge in Abhängigkeit von Wasserdurchflusssmenge 10.3 kg/ha.cm angegeben (7). Bei einem Bericht über Erosion wurde die absetzbare Stoffmenge zwischen 85 und 170 000 kg/ha.a gegeben (8). In den Wasserspeichersbecken der türkischen Staudämmen werden jedes Jahr von 1 km² Einzugsgebieten während 100 Jahre einige Hundert m³ Feststoffe sedimentiert (9).

Durch Kalkulationen wurde gerechnet, dass 10.3 kg/ha.cm Wert für Melez Einzugsgebiet simulierbar ist, und nach dem 25g/E.d und 460 kg/ha.a hochgerechnet werden kann.

Dagegen könnten für Arap Einzugsgebiet 50g/E.d und 640 kg/ha.a hochgerechnet werden.

Von häuslichen Abwasser stammende absetzbare Stoffmenge ist 54 g/E.d . Bei längeren Verweildauer des Wasser kann dieser Wert noch steigen.

Die industrielle absetzbare Stoffmenge wurden für Melez Einzugsgebiet 1150 g/m³ , und für Arap Einzugsgebiet 550 g/m³

hochgerechnet.

Tabelle 3 : Monatliche Änderung der absetzbaren Feststoffsmenge zu den Bucht gefrachtet werden (10⁶kg/Monat)

----------------------------------------------------------------Monate Melez Arap Total

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Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Total

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Hochrechnung Mit Hilfe der reellen Wassermenge und Suspensa

Im Jahr 1971 wurde die Messungen der Wasserdurchflussmenge von Melez Bach durchgeführt. Mna hat auch bei einigen Tagen die absetzbare Feststoffmenge bestimmt. Nach der Korrelation zwischen beiden parametern hat man die folgende mathematische Gleichung erstellt:

Suspensa (mg/l) = 125 + 55.2 Q (m³/ s)

Die Kalkulationen mit Hilfe der obenangegebenen Gleichung wurden an der Tafel 4 zusammengefasst.

Mit der verwendung der Werte von der Tafel 3 konnten die Volumen, die von den abgesetzten Feststoffe benommen werden hochgerechnet werden. Die Schlämme im Sedimentationbecken würden das gleiche Feststoffkonzentrationen haben, wie ein eingedickte Schlamm (5% Feststoffgehalt). Da die Schlämme hier sehr lange verweilen, könnten aus dem Grund noch mehr Feststoff beinhalten wie ca. 25%.

Bei einer Arbeit 30 % Festsubstanzgehalt gemessen (10). Aus dem Grund wurde für 10 und 20% Festsubstanzgehalt abgesetzte Feststoffvolumen errechnet und in der Tafel 5 zusammengefasst. Wenn man mit der Einzugsgebieten ins relation setzt kann man dann die folgende werte finden:

1500 - 3000 m³ Schlamm/km².a .

Schlussfolgerung

Die höchste monatliche mittlere Durchflussmenge ist im Februar:

6.77 m³/s

Die niedrigste monatliche mittlere Durchflussmenge ist im September:

2.77 m³/s

Im August besteht fast die gesamte Wassermenge ( ca 90 - 95%) aus Abwasser, dagegen im Januar 60-70%. Hydraulische Verweildauer des Wasser liegt zwischen 18,5 - 45 Stunden. Von April bis November ist die Hydraulische Verweildauer des Wasser

grösser als 33 Stunden. Wenn die Hälfte der gesamten Sedimentationsbeckenvolumen schon mit Schlamm besetzt ist, wird die Hydraulische Verweildauer des Wasser ca. die Hälfte der bereit angegebene Werte sein.

Die Spitzenwerte der Wasserdurchflussmenge (Q_p) von alle 14 Monate wiederholende Niederschlägen sind 28 m³/s und dessen Volumen ca. 650 000 m³. Dieser Wassermenge bei einer Querschnitt von 296 m² mit einer Fliessgeschwindigkeit von 0.09m/s verursacht ganze Wasseraustausch im Sedimentationsbecken.

Wenn die Hälfte des Volumens, wie wir angenommen haben, mit dem Sedimentstoffen voll sind, kann die Fliessgeschwindigkeit sich auf die 0.18 m/s steigen. Dagegen bei einer Querschnitt von 976 m² kann die Fliessgeschwindigkeit 0.06 m/s erreichen (v= 0.03 m/s ist der Wert, was bei einer KA, VKB und NKB verlangt werden). Gegenüber Vorklärbecken und Nachklärbecken sind hier konsolodierte Schlammzonen bis zu 50% Feststoffgehalt zu begegnen (10). Hydraulische Oberflächen-Belastung ist bei einem maximalen Wasserdurchflussmenge ca. 1m/h.

20% Festsubstanzgehalt wegen der abgesetzten Feststoffvolumen wurde Sedimentationsbecken in 6 Monaten schon vefüllt, dagegen bei einer 10% Festsubstanzgehalt in 12 Monaten. Wenn man auch noch berüchsichtigt, dass die organische Stoffe aerobisch, fakultativ und anaerobisch abgebaut werden, sodurch kann die Zeit noch bischen verlängert werden. Mittlere Verweildauer des Wasser ist geringer als 1 Tag. Feinsubstanzen die sehr längere Zeit brauchen, um zu absetzen, die werden dann weiter transportiert, dagegen schnell absetzende Material abgesetzt (Tafel 6).

Tafel 6 : Teilchen Grösse und deren Sinkgeschwindigkeit (Neis,1993)

Teilchendurchmesser Teilchenart Absetzzeit^* für 1 m

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10 mm Kies 1 Sekunde

1 mm Sand 10 Sekunden

0,1 mm Feinsand 2 Minuten

0,01 mm Ton 2 Minuten

1 um Bakterium 8 Tage

0,1 um Kolloid 2 Jahre

0,01 um Kolloid 20 Jahre

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