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The run-up of long waves [Elektronische Ressource] : laboratory-scaled geophysical reproduction and onshore interaction with macro-roughness elements / Nils Goseberg

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Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen Mitteilungen Heft 97ISSN 0340-0077HerausgeberLeibniz Universität HannoverFranzius-Institut für Wasserbau und KüsteningenieurwesenNienburger Str. 4, 30167 HannoverProf. Dr.-Ing. habil. T. Schlurmannwww.fi.uni-hannover.deThe Run-up of Long Waves - Laboratory-scaled Geophysical Repro- 97duction and Onshore Interaction with Macro-Roughness ElementsNils GosebergN. Goseberg • The Run-up of Long Waves - Laboratory-scaled Geophysi-cal Reproduction and Onshore Interaction with Macro-Roughness ElementsMitteilung des Franzius-Instituts für Wasserbau und Küsteningenieurwesen, Heft 97The Run-up of Long Waves –Laboratory-scaled Geophysical Reproduction and OnshoreInteraction with Macro-roughness ElementsDr.-Ing. Nils GosebergDissertation, genehmigt von derFakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsieder Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, 2011iiiImpressumLeibniz Universität HannoverFranzius-Institut für Wasserbau und KüsteningenieurwesenNienburger Str. 4, D–30167 HannoverTel.: +49 511 762-2573Fax.: +49 511 762-4002Mail: sekretariat@fi.uni-hannover.deURL: http://www.fi.uni-hannover.deISSN:0340-0077Eigenverlag des Franzius-Instituts, 2011Nachdruck und Vervielfältigung des Heftes – auch auszugsweise – bedarfder Genehmigung durch den Herausgeber und ist nur mit Quellenangabe gestattet.

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Published 01 January 2011
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Language English
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Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen

Mitteilungen Heft 97
ISSN 0340-0077
Herausgeber
Leibniz Universität Hannover
Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen
Nienburger Str. 4, 30167 Hannover
Prof. Dr.-Ing. habil. T. Schlurmann
www.fi.uni-hannover.de
The Run-up of Long Waves - Laboratory-scaled Geophysical Repro- 97
duction and Onshore Interaction with Macro-Roughness Elements
Nils Goseberg
N. Goseberg • The Run-up of Long Waves - Laboratory-scaled Geophysi-
cal Reproduction and Onshore Interaction with Macro-Roughness ElementsMitteilung des Franzius-Instituts für Wasserbau und Küsteningenieurwesen, Heft 97
The Run-up of Long Waves –
Laboratory-scaled Geophysical Reproduction and Onshore
Interaction with Macro-roughness Elements
Dr.-Ing. Nils Goseberg
Dissertation, genehmigt von der
Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie
der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, 2011
iiiImpressum
Leibniz Universität Hannover
Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen
Nienburger Str. 4, D–30167 Hannover
Tel.: +49 511 762-2573
Fax.: +49 511 762-4002
Mail: sekretariat@fi.uni-hannover.de
URL: http://www.fi.uni-hannover.de
ISSN:0340-0077
Eigenverlag des Franzius-Instituts, 2011
Nachdruck und Vervielfältigung des Heftes – auch auszugsweise – bedarf
der Genehmigung durch den Herausgeber und ist nur mit Quellenangabe gestattet.
ivContent
Nils Goseberg The Run-up of Long Waves - Laboratory-scaled ix
Geophysical Reproduction and Onshore Inter-
action with Macro-roughness Elements
vEditorial Preface
Society is becoming ever more vulnerable to natural extreme hazards, especially on
the coasts, largely as a consequence of population growth and globalization. With-
out any doubt tsunami are one of the most devastating geophysical hazards setting
countless coastal stretches worldwide at risk. This argument has not just been proven
by the disastrous consequences of the great Sumatra-Andaman earthquake and suc-
ceeding tsunami of December 2004 which caused massive loss of life and property
damage. Yet, our most recent experiences from Japan are still vividly present in our
minds and pinpoint even stronger to advance knowledge on tsunami and cascading
effects by research and by taking action on preparation and counter measures.
In this regard the present PhD thesis by Dr. Nils Goseberg denotes a consider-
able contribution to help filling this scientific gap by establishing a new generation
technique to allow laboratory-scaled geophysical reproduction of long waves, i.e.
tsunami, in laboratory facilities. Moreover, it is revealed by experimental means how
long waves evolve on sloping beaches in spatial domain and to what effect they inter-
act with idealized coastal structures, i.e. macro roughness elements on the shoreline.
Thus, the author pleasingly disproves the commonly applied methodology to mimic
tsunami by means of solitary waves in laboratory wave flumes and in consequence
opens a new chapter to properly generate and fully examine long waves in physical
models by means of a newly developed volume-driven wavemaker. Dr. Goseberg
analyzes the run-up of long waves and achieves sound agreement with a newly de-
rived theoretical approach. He further determines parameterized run-up charts of
long waves on sloping beaches with and without structures to assess inundation ex-
tents of long waves for practical design purposes. By following this novel approach
consequently, Dr. Goseberg also addresses new aspects on long waves, i.e. reflection
processes, impacts on structures and energy losses during run-up which might be
further elucidated in ongoing research.
Hoping that you enjoy studying this thesis and obtain a number of fruitful new
insights on laboratory generated long waves in order to advance scientific knowl-
viiedge, to stimulate new research approaches and to progress the exchange in between
research institutions.
Hanover, April 2011 Prof. Dr. Torsten Schlurmann
(Franzius-Institute, Managing Director & Chair)
viiiDanksagung
Die im Rahmen der Schriftenreihe der Franzius-Mitteilungen erscheinende Disserta-
tion ist während meiner Zeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Franzius-Institut
für Wasserbau und Küsteningenieurwesen der Leibniz Universität Hannover ent-
standen.
In diesem Zusammenhang gilt mein besonderer Dank Herrn Prof. Dr.-Ing. habil T.
Schlurmann, der mir durch seine Begleitung und Förderung in dieser Zeit die Anfer-
tigung der Doktorarbeit möglich gemacht hat. Sein Vertrauen, das er in mich gesetzt
hat, sowie seine vielfältigen Ideen und Vorschläge sind für mich eine wertvolle Quelle
der Motivation und Information gewesen. Weiterhin danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing.
H. Schüttrumpf, der das Zweitgutachten angefertigt hat. Seine sorgfältige Durchsicht
des Manuskriptes und seine konstruktiven Vorschläge sind sehr hilfreich gewesen.
Auch den weiteren Mitgliedern der Prüfungskommission - Herrn Prof. Dr.-Ing. K.-H.
Rosenwinkel, der den Vorsitz übernommen hat, Prof. Dr. Behrens und Prof. Dr. rer.
nat. I. Neuweiler - möchte ich für Ihren Einsatz und Ihre Zeit danken.
Daneben möchte ich auch meinen Kollegen und Freunden am Franzius-Institut
danken. Ohne eure Kollegialität und euer Interesse wäre mancher Tag während der
letzten dreieinhalb Jahre nicht so schön gewesen. Dankbar bin ich auch Dr.-Ing. An-
dreas Wurpts für die fachlichen Diskussionen und Gespräche im Zusammenhang mit
der Entwicklung der Wellengenerierung und den damit verbundenen Möglichkeiten.
Sein Ansporn, das angewandte Verfahren immer noch weiter zu optimieren, war
sehr motivierend und hilfreich. Dr.-Ing. Daniel Bung hat mir stets mit seinen pro-
funden Kenntnissen beim Schreiben und Auswerten geholfen. Auch allen weiteren
wissenschaftlichen Mitarbeitern, die an dieser Stelle ohne namentliche Erwähnung
bleiben müssen, gilt mein ausdrücklicher Dank.
Dank gilt auch den Bearbeitern von studentischen Arbeiten. Die Kollegen Dipl.-
Ing. A. Stahlmann, Dipl.-Ing. F. Verworn und Dipl.-Ing. M. Frieden haben mit
der Anfertigung ihrer Diplomarbeit in erheblichen Maße zum Gelingen dieser Ar-
beit beigetragen. Meike Schubert, Michael Stresser und Patrick Gütz haben mit ihrem
Fleiß dazu beigetragen, dass die Vielzahl der Versuche durchgeführt werden kon-
ixnte. Ein großes Dankeschön sei auch allen Mitarbeitern aus Technik und Verwaltung
für ihren Beitrag und ihr Engagement ausgesprochen. Für die kritische Durchsicht
des Manuskripts oder Teilen davon bedanke ich mich bei Dipl.-Ing. M. Schollmeyer,
Dipl.-Ing. K. Krämer und Dr.-Ing. D. Bung.
Mein größter Dank gilt abschließend meiner gesamten Familie. Meinen Eltern
danke ich dafür, dass sie in all den Jahren und in jeglicher Hinsicht eine große Un-
terstützung gewesen sind. Meiner Schwiegermutter Ruth Job danke ich besonders
für ihr großes Engagement im Zusammenhang mit der sprachlichen Korrektur der
Texte. Meiner Frau Eva-Maria danke ich für ihre Liebe und ihre Unterstützung, die
sie mir in der gesamten Zeit der Bearbeitung und darüber hinaus hat zuteil werden
lassen.
Hanover, April 2011 Nils Goseberg
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