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Entwicklung des Mekong in eine bedeutende internationale Schifffahrtsstraße

Dietsch, Helmfried:
Entwicklung des Mekong in eine bedeutende internationale Schifffahrtsstraße.
Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Darmstadt , Darmstadt .
[Book], (2017)

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Item Type: Book
Title: Entwicklung des Mekong in eine bedeutende internationale Schifffahrtsstraße
Language: German
Abstract:

Der Mekong ist mit einer Länge von fast 5 000 km der zwölftlängste Fluss der Welt und mit einem mittleren Abfluss von etwa 15 000 m3/s bei seiner Mündung in den Pazifik, gehört er zu den zwanzig abflussreichsten Flüssen der Erde. Er entspringt im Himalaya und fließt durch die Länder China, Myanmar, Laos, Thailand, Kambodscha und Vietnam.

Diese Dissertation beschäftigt sich mit dem etwa 800 km langen Abschnitt des Mekong zwischen dem Hafen Simao in China und der Stadt Luang Prabang in Laos. Aufgrund der geopolitischen Situation im 20. Jahrhundert kam der einst rege Handel in diesem Gebiet für längere Zeit zum Erliegen. Dies änderte sich mit der Öffnung Chinas gegen Ende des letzten Jahrhunderts. Der Mekong wurde in diesem Bereich für die internationale Schifffahrt geöffnet und Freihandelsabkommen zwischen China und Thailand fördern, insbesondere im landwirtschaftlichen Sektor, den Handel. Die Flusshäfen in China und Thailand sind während der Regenzeit stark frequentiert und Frachtschiffe gehören auf dem Mekong zum alltäglichen Bild. Dabei ist in den letzten Jahren die Größe der Frachter stetig gewachsen. Von 80 DWT zum Ende des 20. Jahrhunderts, sind mittlerweile 400 DWT in diesem Flussabschnitt üblich und 500 DWT Container- schiffe sind in chinesischen Werften im Bau. Diese Entwicklung wurde durch Sprengungen im Flussbett des Mekong zwischen China und Thailand zur Vergrößerung der Fahrrinne möglich und führte zu einer enormen Verbesserung der Schiffbarkeit. Der Bau und Betrieb von Talsperren im chinesischen Abschnitt des Mekong, die sogenannte obere Mekongdammkaskade, hat bereits das Fließverhalten des Mekong verändert und wird dies in Zukunft, nach kompletter Füllung der Talsperren, in noch stärkerem Maße tun. Dadurch wird im oberen Abschnitt des Mekong regulativ in das Abflussverhalten des Flusses eingegriffen - die hohen Abflüsse während des Monsun werden reduziert und die Niedrigwasserabflüsse während der Trockenperiode erhöht. Die Abschwächung der saisonalen Unterschiede im Abflussverhalten des Mekong beginnt bereits positive Auswirkungen auf die Schifffahrt zu haben.

Allerdings wurde die Durchführung strombaulicher Maßnahmen im weitere Verlauf des Mekong bis zur Stadt Luang Prabang in Laos verhindert. Planung, Implementierung und Finanzierung für die bereits durchgeführten Maßnahmen kam zum größten Teil von China. Dies wird ebenso der Fall für die weiteren geplanten Maßnahmen sein. Die Auswirkungen der bereits implementierten Dämme auf die Morphologie und insbesondere auf das Feststoffkontinuum lassen sich bereits eindeutig quantifizieren. Die Fertigstellung der neuen Brücke über den Mekong zwischen Laos (Houay Xay) und Thailand (Chiang Khong) im Jahr 2013 und damit die Lückenschließung der Asiatischen Fernstraße AH3 zwischen China und Thailand, bringt den Gütertransport auf der Straße in direkte Konkurrenz zu dem Transport auf dem Mekong. Weiterhin wird der Bau von Staudämmen im unteren Abschnitt des Mekong die Situation für die Schifffahrt durch das Entstehen von Stauseen grundlegend verändern. Die Stauwurzel des obersten Dammes, des Pak Beng Dammes, wird bis fast zur thailändischen Stadt Chiang Khong reichen. Dadurch wird der 70 km lange thailändisch-laotische Abschnitt des Mekong zwischen Sop Ruak und Chiang Khong zu einem der letzten Haupthindernisse für die Schifffahrt von China bis zur Mündung in den Pazifik.

Diese Dissertation untersucht die Entwicklung der Schifffahrt, des Handels und der vorhandenen und geplanten Verkehrswegenetze in der Region. Mögliche Veränderungen des Abflussverhaltens nach Implementation der oberen Mekongkaskade wurden analysiert und der Einfluss auf die Schifffahrt wurde untersucht. Die in den gewässerkundlichen Jahrbüchern aufgeführten Abflusswerte für die Pegelstation Chiang Saen zeigen in hohem Maße Inkonsistenzen (Verhältnis Wasserstand zu Abflussvolumina), die augenscheinlich auf fehlerhaften Messungen beruhen. Durch Vergleichsrechnungen konnten die Messwerte zwischen den Jahren 2000 und 2010 korrigiert werden. Vorhandene Flusskarten für den untersuchten Abschnitt des Mekong erwiesen sich als nicht hinreichend detailliert. Daher wurde im Rahmen dieser Dissertation das Flussbett im gesamten 70 km Flussabschnitt mit einem Sonargerät vermessen. Durch Überlagerung der gemessen Sohltiefen mit vorhandenen topographischen Geländekartenkarten für die Ufer, konnte eine umfangreiche und gute Datengrundlage erhalten und basierend darauf eine detaillierte bathymetrische Karte erstellt werden. Die Übergangsbereiche gemessener und vorhandener Daten wurden dabei erstaunlich gut abgebildet. Ebenfalls im Rahmen dieser Dissertation wurden Sedimentproben genommen und analysiert. Zusätzlich durchgeführte Tauchgänge mit Probennahmen von der Flusssohle ergänzten die Datengrundlage. Das von Zanke [1994] entwickelte und seit über 20 Jahren am Institut für Wasserbau der Technischen Universität Darmstadt für morphologische Simulationen eingesetzte und weiterentwickelte Programm Timor3 wurde für hydrodynamischen und morphodynamischen Simulationen verwendet. Basierend auf den gewonnenen Daten wurden Simulationen mit Timor3 für verschiedene strombauliche Szenarien durchgeführt. Zwischen Abfluss und notwendigen Eintauchtiefen des Schiffskörpers für eine ungehinderte Navigation konnten Korrelationen ermittelt werden. Simulationen wurden durchgeführt, um die Auswirkung strombaulicher Maßnahmen bei mehreren, für die Schifffahrt kritischen, Flussabschnitten zu analysieren. Eine morphologische Langzeitsimulation für den Abflusszeitraum von einem Jahr wurde durchgeführt.

Im Rahmen dieser Dissertation wurden zum ersten Mal in diesem Abschnitt des Mekong umfassende und unabhängige hydrodynamische und morphodynamische Untersuchungen und Simulationen, sowie eine fundierte Analyse zur Verbesserung der Schifffahrt durchgeführt. Die Untersuchung zur Entwicklung des Handels und des Verkehrswegenetzes zeigte, dass es keinen dringenden Bedarf und aus ökonomischer Sicht keine Vorteile bringt, den Flussabschnitt zwischen Sop Ruak und Chiang Khong vor der Implementierung der Staudämme in unteren Bereich des Mekong auszubauen. Es wurde gezeigte, dass ein ganzjähriger Mindestabfluss von 2 000 m3/s an der Pegelstation Chiang Saen, bei entsprechendem Betrieb der Dämme im oberen Mekong zum Nutzen der Schifffahrt, möglich ist. Dabei wurde deutlich, dass zusätzlich zu den bereits geplanten Sprengungen im Bereich der felsigen Abschnitte, gezielte Ausbaggerungen in alluvialen Flussbereichen notwendig sind, um den Mekong bei einem Mindestabfluss von 2 000 m3/s ganzjährig für Schiffe der Klasse IV nach der Klassifizierung der europäischen Binnenwasserstraßen schiffbar zu machen. Die gute Eignung des Programmes Timor3 zum Einsatz für flussmorphologische und strombauliche Fragestellungen konnte nachgewiesen werden. Das Programm Timor3 zeigte eine hohe Sensibilität für die geeignete Schätzung der Korngrößenverteilung der Sedimente im Flussbett vor Beginn der morphodynamischen Simulationen. Obwohl Timor3 bisher zumeist im Küstenbereich eingesetzt wurde, so doch die Eignung auch für die Anwendung für hydrodynamische und morphologische Fragestellungen für Fließgewässer gezeigt werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
At nearly 5 000 km long, the Mekong River is the world’s twelfth longest river, and with a mean discharge of about 15 000 m3/s at its estuary into the Pacific, among the twenty largest rivers on earth. Originating in the Himalayas, it flows through the countries China, Myanmar, Laos, Thailand, Cambodia and Vietnam. This dissertation focuses on the approximately 800 km long river section between the harbour of Simao, China and the city of Luang Prabang, Laos. Throughout the 20th century the geopolitical situation has greatly subdued the area’s formerly active trade. However, the economic opening of China in the last quarter of the last century changed the situation and made international navigation in this section of the Mekong possible. Free trade agreements between China and Thailand soon followed and are supporting the flourishing trade, particularly in the agricultural sector. River ports are busy during the rainy season and freighters on the Mekong are a common sight. In the last several years the size of the freighters has steadily increased, from 80 DWT at the end of the 20th century to currently 400 DWT. Freighters of 500 DWT will leave Chinese shipyards soon. This increase in vessel size immediately followed the enlargement of the navigation channel which was accomplished by blasting of rocks in the river channel, improving the navigability of the river section between China and Thailand tremendously. The construction of dams in the Upper Mekong, known as the Upper Mekong Dam Cascade, has already changed the flow pattern of the Mekong River. Once the filling of the reservoirs is complete, the alteration will be even more pronounced. The flow pattern in the Upper Mekong is now regulated by the dams - the normally high flow during the monsoon season has been reduced, and the low flow during the dry season has been increased. This lessening of the seasonal differences in flow pattern has already begun to have a (positive) impact on navigability. However, plans to improve the river channel further until Luang Prabang in Laos have been halted. Design, implementation and financing for the previously completed river improvement work came mainly from China, and the same will apply for the river section in Laos. The impacts of the Upper Mekong Dam Cascade on the river morphology downstream and especially on the sediments can already be clearly observed. The 2013 inauguration of a bridge across the Mekong between Laos (Houay Xay) and Thailand (Chiang Khong) completed the section of the Asian Highway AH3 connecting China to Thailand. This brings road transport into direct competition with transport on the Mekong River. Planned construction of dams in the lower Mekong will fundamentally improve the navigation of the Mekong as the reservoirs will increase the water level considerably, submerging the navigation obstacles. The start of the backwater for the most upstream dam, the Pak Beng Dam will be just downstream of Chiang Khong. This will make the yet undeveloped 70 km long Thai/Laotian section of the Mekong between the Ruak River and the city of Chiang Khong one of the last obstacles for commercial navigation on the Mekong from China until the Pacific Ocean. This dissertation discusses a holistic approach to the development of the river’s navigation, the existing and planned transportation infrastructure as well as the trade development in the region. The possible changesto the flow characteristic of the Mekong after the implementation of the Upper Mekong Dam Cascade and its impact on the flow, sediments and navigation were analysed. The flow data in the yearbooks from the gauging station Chiang Saen show considerable flow - water level ratio inconsistencies between the years 2000-2010, which are likely due to incorrect discharge measurements. By comparative calculation with historic flow data, these inconsistencies were corrected. As existing bathymetrical maps were found insufficient to provide meaningful results, a complete sonar survey of the 70 km long river section between Sop Ruak and Chiang Khong was conducted. By overlaying the measured river bed data with existing topographical maps a reliable bathymetric map was generated. The transition zones between measured and existing data were reproduced surprisingly well. Sediment samples were taken from the river and analysed. Additionally, dives were conducted to obtain bed load samples from the river bed. The numerical software Timor3, developed by Zanke [1994], further advanced and utilized for more than 20 years at the Technische Universität Darmstadt, was applied for hydrodynamic and morphodynamic simulations to assess navigation obstacles and to analyse the impact of hydro-engineering measures at several locations which are critical for navigation. Positive correlations could be determined between the river flow and the necessary immersion depth for unhindered navigation. A long term morphodynamic simulation for the flow over one year was conducted. In the frame of this dissertation, comprehensive and independent hydrodynamic and morphodynamic research was conducted for the first time for this river section, as well as well-grounded analyses of measures needed for the improvement of the river’s navigation. The discussion of the trade development and the transport infrasctructure showed that there is no imminent need and no clear economical benefit to pursue the development of the river section between Sop Ruak and Chiang Khong until the dams in the lower Mekong are implemented. It was found that a minimum flow of 2 000 m3/s can be maintained at the Chiang Saen gauging station year-round if the operation of the Upper Mekong Dam Cascade maintains adequate output for the purpose of navigation on the Mekong. It was shown that even with a minimum flow of 2 000 m3/s, additional to the planned blasting works in the bedrock sections of the river, selective dredging works in the alluvial sections are necessary to develop this river section into a international waterway. It was found that Timor3 is highly sensitive to variations in initial input of estimated sediment grain size distribution on the river bed. Timor3 is mostly utilisied for research in coastal areas. However, it was demonstrated that Timor3 is also suitable for the use in river morphologic and hydro-engineering applications.English
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institute of Hydraulic and Water Resources Engineering
Date Deposited: 17 Feb 2017 14:00
Last Modified: 17 Feb 2017 14:00
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-59690
Referees: Zanke, Professor Ulrich C.E. and Lehmann, Professor Boris
Refereed: 13 January 2016
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/5969
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