Definition

Als Wellenkanal bezeichnet man eine lange schmale Rinne, oft mit rechteckigem Querschnitt, in der künstliche Wellen erzeugt und dann deren Wirkung systematisch studiert werden. Typische Längen liegen zwischen 2^[1] bis über 300 Meter. Kleine Wellenkanäle bis zu 2 Metern Länge lassen sich mit einfachsten Materialien aus dem Baumarkt leicht selbst bauen.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Eine große Wellen im Wellenkanal von Marienwerder (Hannover), aufgenommen im Jahr 2012. Man kann die künstlich erzeugten Wellen aus nächster nähe studieren. © Axel Hindemith ☛

Video

Simpler DIY-Wellenkanal aus zwei Regenrinnen. Man kann damit verblüffend gut erkennbare Wellen bilden.

DIY-Wellenkanal

Voll funktionsfähige Wellenkanäle kann man entweder als Bausatz bestellen^[1] oder aber auch selbst aus einfachen Materialien herstellen. Den Grundkörper können Regenrinnen aus dem Baumarkt bilden. Regenrinnen lassen sich oft mit einfachen Steckmechanismen zu längeren Rinnen zusammensetzen. Füllt man die Rinne mit etwas Wasser auf, kann man darin mit der Hand, mit einem Gebläse oder mit Verdrängungskörpern (Wellenmaschine) Wasserwellen erzeugen und bequem untersuchen. Hier sind einige Tipps für die Praxis.

ABDICHTEN

Die Steckverbindungen von Regenrinnen sowie insbesondere die Enden sind oft undicht. Wenn die Undichtigkeiten nur zu langsam auströpfelndem Wasser führt, können sie für die Zwecke der Versuche hingenommen werden. Wer aber eine dichte Lösung will, kann probieren: abdichten mit Heißkleber, mit Gummiüberzügen (etwa von Luftballons), mit genau eingepasstem Styrodur oder auch mit Knete.

NIVELLIERUNG

Lange Regenrinnen unter der Last des Wassers verbiegen sich leicht und sie kippen streckenweise auch nach links und rechts weg. Das führt in Summe dazu, dass Wasser ungewollt ausfließt und die theoretisch maximale Füllhöhe nicht erreicht wird. Einfache Lösung: auf einem Tisch legen, oben auf die Rinne in Abständen von etwa 50 cm bis 1 m Querhölzer legen und die Querhölzer mit Schraubzwingen fest mit dem Tisch verbinden. Am Ende des ganze Tisch mit über seine Füße mit Holzkeilen ausnivellieren. Wasserwaagen sind nicht nötig, da der Wasserstand in der Rinne die waagrechte Ausrichtung sehr gut anzeigt.

WELLENMASCHINE

Mit eine einfachen Elektromotor, etwa aus einem Mechanik-Kasten wie Fischer-Technik oder Eitech, kann man schnell eine Wellenmaschine bauen. Die Grundidee dazu ist das 👉 Schubkurbelgetriebe

WELLENKAMMER

Die Gleichförmigkeit der erzeugten Wellen lässt sich erhöhen, wenn man den Hauptwellenkanal für einer Wellenkammer abtrennt, in der die Wellen erzeugt werden. Die Trennwand hat dabei unten einen Schlitz, zum Beispiel ein bis zwei Zentimeter hoch. Eine Trennwand lässt sich leicht aus Styropor zurecht schneiden, dass dann in die Regenrinne eingequetscht wird. Die Wellenkammer kann dann zum Beispiel 5 bis 10 Zentimeter lang sein. In der Wellenkammer kann dann ein Holzblock von Hand oder von einem Schubkurbelgetriebe hin und her bewegt werden. Diese Anordnung erzeugte in ersten Pilotversuchen sehr gleichmäßige und für das bloße Auge gut erkennbare und nachverfolgbare Wellen auf der Oberfläche im Hauptbecken.

Versuchsideen

WELLENKAMM

Kamm erkennen: die höchste Stelle einer Welle bezeichnet man als Wellenkamm. Sind die erzeugten Wellen einigermaßen steil, kann man die Kämme gut mit dem bloßen Auge erkennen. Siehe auch 👉 Wellenkamm

WELLENSOHLE

Erkennen: dem Kamm entgegengesetzt ist die Wellensohle die tiefste Stelle einer fortschreitenden Welle. Ihre genaue Position auszumachen kann schwierig sein. Hier helfen vielleicht Videos. Siehe auch 👉 Wellensohle

WELLENHÖHE

Erkennen: der Höhenunterschied zwischen Kamm und Sohle ist die Wellenhöhe. Sie zu messen ist nicht ganz einfach. Man könnte dazu an der Innenwand der Rinne eine Millimeter- oder Zentimeterskala ähnlich einer Ahming auf eine Schiff anbringen. Auch hier dürfte eine Videoauswertung gegenüber dem bloßen Auge große Vorteile bringen. Siehe auch 👉 Wellenhöhe

Beeinflussen: wie kann man die Höhe der erzeugten Wellen gezielt beeinflussen? Kann man gezielt niedrige und hohe Wellen machen? Welchen Einfluss hat die Höhe einer Welle auf ihre Lebensdauer und ihre Geschwindigkeit?

WELLENLÄNGE

Messen: die Länge einer Welle ist definiert als der kürzeste Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellen. Wie könnte man die Wellenlänge möglichst exakt messen? Siehe auch 👉 Wellenlänge

WELLENGESCHWINDIGKEIT

Messen: die Geschwindigkeit der Welle kann man zum Beispiel in Zentimetern pro Sekunde angeben. Messen kann man sie zum Beispiel mit einer Stoppuhr. Dividiert man bei einer Messstrecke von genau 100 Zentimetern die Zahl 100 durch die Anzahl der benötigten Sekunden, gibt das Zahlenergebnis die Geschwindigkeit der Welle in cm/s an. Siehe auch 👉 Wellengeschwindigkeit

Beeinflussen: kann man die erzeugten Wellen gezielt schnell und langsam machen? Haben hohe Wellen eine andere Geschwindigkeit als niedrige Wellen? Hat die Tiefe des Wassers einen Einfluss? Siehe dazu auch 👉 Wellenbrechen

WELLENFREQUENZ

Messen: die Frequenz einer Welle gibt an, wie viele Kämme in einer bestimmten Zeit an einer bestimmten Stelle vorbeikommen. Zählt man zum Beispiel die an einer Stelle vorbeikommenden Kämme über 60 Sekunden hinweg, gibt die Anzahl der Kämme geteilt direkt die Frequenz in Wellen pro Minute an. Dividiert man die Anzahl durch 60, hat den Zahlenwert für die Frequenz in Kämmen pro Sekunde. Siehe auch 👉 Wellenfrequenz

WELLENFORMEL

Berechnen: die Gleichung c=l·f besagt, dass die Geschwindigkeit c von Wellen immer gleich dem Produkt aus ihrer Wellenlänge l und der Frequenz f ist. Diese Formel gilt für alle periodischen Wellen, das heißt Wellen, die in immer gleich Geschwindigkeit und immer gleicher Frequenz anlaufen. Interessant wäre, wie nahe man mit den Messwerten aus dem selbst gebauten Wellenkanal man an diese gleichungsmäßig formulierte Bedingung kommt. Siehe auch 👉 c=lf

KAPILLARWELLE

Vermessen: Kapillarwellen beruhen alleine auf der Wirkung der Oberflächenspannung des Wassers. Sie haben typischerweise eine Wellenlänge von unter einem Zentimeter. Ab etwa 1,7 cm Wellenlänge gehen sie langsam über in sogenannte Schwerewellen, die auf der Schwerkraft beruhen. Kapillarwellen kann man etwa dadurch erzeugen, dass man mit der Fingerspitze vorsichtig die Oberfläche nur kurz antitscht. Welche Geschwindigkeit, Wellenlängen und Frequenzen kann man damit erzielen? Gilt auch die die Wellenformel c=lf? Siehe auch 👉 Kapillarwelle

SCHWEREWELLE

Nachstellen: als Schwerewelle, im Gegensatz zu einer Kapillarwelle, bezeichnet man Wellen, deren Entstehung auf der Wirkung der Schwerkraft beruht. Wasser wird irgendwo verdrängt, erhebt sich über den ehemaligen Ruhewasserspiegel und wird dann von der Erdschwerkraft wieder nach unten gezogen. Setzt man den Gedanken fort, wird das "herunterfallende" Wasser mit seiner Trägheit wiederum neues Wasser nach oben verdrängen und das Spiel beginnt sich dann ad infinitum fortzusetzen. Schwerewellen kann man erzeugen, indem man eine größere Menge Wasser mehr oder minder schnell anhebt oder nach unten wegdrückt. Siehe auch 👉 Schwerewelle

TIEFWASSERWELLE

Nachweisen: eine Tiefwasserwelle ist kürzer (von der Wellenlänge her) als das Wasser tief ist. Wenn die Wellenlänge etwa 1 cm beträgt und die Wassertiefe bei 5 cm liegt, dann handelt es sich sicher um eine Tiefwasserwelle. Der springende Punkt ist, dass die Wasserbewegung der Welle den Boden nicht berührt. Damit gibt es keine Wechselwirkung zwischen Welle und Boden (kein Shoaling, siehe unten). Für die Untersuchung am Wellenkanal interessant wäre, ob man irgendwie herausfinden könnte, ob eine Welle den Boden beeinflusst oder nicht. Könnte die Welle etwa Sand auf dem Boden bewegen, oder dort angeklebte dünne aufragende Treibfäden? Siehe auch 👉 Tiefwasserwelle

FLACHWASSERWELLE

Nachweisen: Flachwasserwellen berühren den Boden mit ihrer Wasserbewegung. Je kleiner die Wassertiefe im Verhältnis zur Wellenlänge ist, desto ausgeprägter ist die Welle als Flachwasserwelle. Berühren die Wasserteilchen den Boden, werden sie dort in ihrer Orbitalbewegung in Richtung der Wellenausbreitung abgebremst. Die unteren Teilchen werden dabei stärker gebremst als die oberen Teilchen. Deshalb wandert die Welle in ihre oberen Bereich schneller voran als weiter unten. Das erklärt auch die Tendenz der Welle, sich aufzusteilen, bis hin zum Brechen. Wie bei den Tiefwasserwellen wäre auch hier erst einmal der experimentelle Nachweis interessant, dass eine Welle überhaupt den Boden berührt. Siehe auch 👉 Flachwasserwelle

WELLENDÄMPFUNG

Optimieren: von einer Dämpfung der Wellen spricht man, wenn sie an Energie und Höhe verlieren. Im Extremfall sind die Wellen am Ende der Dämpfung nicht mehr zu erkennen. Im Küstenschutz versucht man nach möglichst effektiven Wegen, die große Energie starker Wellen zu dämpfen. Ein anderes Ziel ist die Umwandlung der Wellenenergie in elektrische Energie. In Wellenkanälen versucht man vor allem störende Reflexionswellen zu dämpfen.^[3] Siehe auch 👉 Wellendämpfung

WELLENREFLEXION

Nachstellen: schon bei einfach mit einer Handbewegung im Wellenkanal erzeugten Wellen erkennt man, dass die Wellen an den Stirnseiten des Wellenkanals reflektiert werden können. Sie drehen dann ihre Richtung um und laufen zurück in die Richtung, aus der sie ursprünglich kamen. Kann man erkennen, ob die Wellen bei der Reflexion ihre Phase verändert? Siehe auch 👉 Reflexion (Wasserwellen)

STEHENDE WELLE

Nachstellen: bei einer stehenden Welle sieht man keine fortschreitende Wanderung von Wellenbergen oder Wellentälern. Stattdessen scheint das Wasser an denselben Stellen nur immer hoch und runter zu schwappen. Mit einer Wellenmaschine mit einer einstellbaren Drehzahl sollte es zumindest theoretisch möglich sein, eine solche stehende Welle in dem Wellenkanal zu realisieren. Siehe auch 👉 stehende Welle

STOKES DRIFT

Erkennen: treibt ein Gegenstand auf der Oberfläche des Wassers, und gibt es keinen Wind und keine Strömung, so bewegt sich der Körper zunächst gut sichtbar mit den Wellen auf und ab. Auf Dauer wird man aber auch feststellen, dass sich der Körper langsam in Richtung der Wellen mit diesen bewegt. Kann man das in einem Wellenkanal nachstellen? Siehe auch 👉 Stokes Drift

ORBITALBEWEGUNG

Erkennen: jedes "Stückchen" Wasser, das von der Wellenbewegung erfasst wird, beschreibt beim Durchgang einer Welle eine mehr oder minder kreisförmige Bahn. Dasselbe gilt auch für schwimmende Körper auf der Oberfläche. Kann man diese Bewegung, etwa über ein Video, wirklich gut als kreisförmig erkennen? Siehe auch 👉 Orbitalbewegung (Wasserwellen)

SHOALING

Erkennen: als Shoaling bezeichnet man die vielen Effekte, die beim Auflaufen einer Welle auf einen flachen Strand auftreten. Die Wellen werden langsamer, die Wellenlänge geht zurück, aber die Frequenz bleibt gleich. Die Wellen türmen sich auf und am Ende können sie sich auch brechen. Kann man das am Wellenkanal nachstellen, indem man auf einer Seite des Kanals einen flachen Strand nachstellt? Siehe auch 👉 Shoaling

KENTERSCHIFFE

Nachstellen: wenn Boote oder Schiffe in schwere See (Sturm!) geraten, können sie durch die Steilheit und Wucht der Wellen zum Kentern gebracht werden. Dabei soll die Gefahr besonders dann groß sein, wenn die Schiffe mit ihrem Rumpf parallel zu den Wellen stehen. Fahren sie mit dem Bug direkt in die Wellen hinein, ist die Gefahr deutlich geringer. Kann man das mit kleine Schiffsmodellen nachstellen? Siehe auch 👉 Kentern

FETCH

Nachstellen: Wellen können durch anhaltenden Wind erzeugt werden. Dabei muss der Wind aber über eine ausreichend lange Strecke hinweg wehen können. Diese Strecke bezeichnet man als Fetch. Kann man zum Beispiel mit eine starke Gebläse solche Windwellen erzeugen? Was wäre der entsprechende 👉 Fetch

WINDSTAU

Nachstellen: Sturmfluten, etwa an der deutschen Nordseeküste, werden oft dann besonders bedrohlich, wenn der Wind lange Zeit von See Richtung Küsten und Flußmündungen blies. Der Wand treibt dann das Wasser vor sich her und staut es an Hindernissen auf. Der Effekt soll besonders bei flachen Küsten sehr stark sein. Kann man das mit einem starken Gebläse nachstellen? Siehe auch 👉 Windstau (Hydrologie)

DEICHBAU

Optimieren: kann man hin zum Ende des Wellenkanals eine Art Küstenschutz aufbauen? Ein Deich, der der anbrandenden Wellen möglichst lange standhält? Geht das aus Sand, Lehm, Knete oder anderen Materialien? Was sind gute und schlechte Böschungswinkel für die Langlebigkeit? Wie könnte man Deichbaumaterial sparen? Siehe auch 👉 Deich

GWK der TU Braunschweig

Die technische Universität in Braunschweig betreibt einen der größten Wellenkanäle weltweit. Mit dem Kanal wird vor allem die Wirkung von Wellen auf Bauwerke des Küstenschutzes aber auch auf Pflanzen studiert. Die Abkürzung GWK steht für "Großer Wellenkanal".

307 m 👉 Länge

5 m 👉 Breite

7 m 👉 Tiefe

5 m 👉 Wassertiefe [maximal]

900 kW 👉 Leistung [Wellenmaschine]

2,5 m 👉 Wellenhöhe [maximal]

3-20 s 👉 Wellenperiodendauer

Mit diesen Werten können Wellen studiert werden, die für die Nordsee schon recht beachtlich sind. Badegäste empfinden schon Wellen ab einer Höhe von etwa 80 cm als recht stark.

Forschungsfragen

Mit Wellenkanälen werden sehr unterschiedliche Fragen betrachtet. Die folgende Liste ausgewählter Veröffentlichungen von Wissenschaftlern sollen davon einen kleinen Einblick geben.

Hans Henning Dette (1986): Naturmaßstäbliche Wellenkanalversuche zu Dünenabbruch, Stranderosion, Sedimenttransport und Gleichgewichtsprofilen. Online: [https://izw.baw.de/die-kueste/0/k043108.pdf](https://izw.baw.de/die-kueste/0/k043108.pdf)

Stephan Mai, Karl-Friedrich Daemrich, Claus Zimmermann (1998): Einfluss von Sommerdeichen und Vorlandprofilen auf die Transmission und Transformation einlaufender Wellen. Online: [https://www.researchgate.net/publication/279713886_Wave_transmission_over_submerged_dikes_Wellentransmission_an_Sommerdeichen](https://www.researchgate.net/publication/279713886_Wave_transmission_over_submerged_dikes_Wellentransmission_an_Sommerdeichen)

Nino Ohle, Sven Dunker (2001): Modellversuche zu verschiedenen konstruktiven Maßnahmen und Profilierungen zur Stabilisierung von Deichen unter Wellenbelastung. Online: [https://www.researchgate.net/publication/389628294_Konstruktive_Massnahmen_zur_Stabilisierung_von_Deichen](https://www.researchgate.net/publication/389628294_Konstruktive_Massnahmen_zur_Stabilisierung_von_Deichen)

Hocine Oumeraci, Andreas Kortenhaus (2007): Wellenüberlauf und Wellenbelastung unterschiedlicher Deckwerks- und Schutzwandgeometrien; Vergleich von Ausbauvarianten. Online: [https://www.fzk.uni-hannover.de/fileadmin/fzk/publications/005_FZK_DeckwerkBaltrum_Bruehl.pdf](https://www.fzk.uni-hannover.de/fileadmin/fzk/publications/005_FZK_DeckwerkBaltrum_Bruehl.pdf)

Staal et al.: Großmaßstäbliche Modellierung eines porösen Deckwerks zur Untersuchung von Energieabsorption, Wellenauflauf und Belastung eines Deichprofils. Online: [https://www.fzk.uni-hannover.de/fileadmin/fzk/publications/1_07_Staal_et_al.pdf](https://www.fzk.uni-hannover.de/fileadmin/fzk/publications/1_07_Staal_et_al.pdf)

Studie/Dissertation: Wellenkanalversuche zum Einfluss monochromatischer und multichromatischer Wellen auf Porenwasserdruck, Verflüssigung und Versagen von Unterwasser-Sandböschungen. Online: [https://tore.tuhh.de/bitstreams/e35db2cc-0fd0-4474-9d76-6b11484ef036/download](https://tore.tuhh.de/bitstreams/e35db2cc-0fd0-4474-9d76-6b11484ef036/download)

Torsten Heyer (1999): Experimentelle Untersuchung schwimmender Wellenbrecher und verschiedener Konzepte zur Wellendämpfung, insbesondere für Binnengewässer und Tagebauseen. Online: [https://fis.tu-dresden.de/portal/files/50482294/Diplomarbeit_Heyer_SchwimmendeWellenbrecher.pdf](https://fis.tu-dresden.de/portal/files/50482294/Diplomarbeit_Heyer_SchwimmendeWellenbrecher.pdf)

Rupert Henn (2008): Untersuchung der Entstehung von Schiffswellen sowie ihrer Ausbreitung über unterschiedliche Wassertiefen und Bodentopographien, teilweise anhand von Wellenkanalexperimenten. Online: [https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00022285/Dissertation_Rupert_Henn.pdf](https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00022285/Dissertation_Rupert_Henn.pdf)

Keimer et al.: Wellenkanalversuche zur Wirkung von Vorlandvegetation auf Wellenauflauf, Wellentransformation und damit auf die Schutzwirkung von begrünten Küstenschutzsystemen. Online: [https://www.researchgate.net/publication/364782863_EcoDike_-_Grune_Seedeiche_und_Deckwerke_fur_den_Kustenschutz](https://www.researchgate.net/publication/364782863_EcoDike_-_Grune_Seedeiche_und_Deckwerke_fur_den_Kustenschutz)

Welzel, M., Schendel, A. and Goseberg, N. (2021), GWK+: Erweiterung des Großen Wellenkanals – Analyse des Einlaufbereichs. Bautechnik, 98: 541-551. Online: https://doi.org/10.1002/bate.202100042

Kempa, Karrasch, Schlurmann et al. (2023): Wellenkanalversuche zur Untersuchung der Widerstandsfähigkeit von Pionierpflanzen der Salzwiese gegenüber Wellenkräften und ihrer Funktion im Küstenschutz. Online: [https://www.researchgate.net/publication/373703983_Okosystemstarkender_Kustenschutz_im_Reallabor_-_Forschen_fur_eine_Gute_Kuste_Niedersachsen](https://www.researchgate.net/publication/373703983_Okosystemstarkender_Kustenschutz_im_Reallabor_-_Forschen_fur_eine_Gute_Kuste_Niedersachsen)

Das Kürzel "et al." in der Zitation von Fachartikeln steht für das lateinische "et alia" und meint, dass neben dem genannten Autoren auch noch andere Personen an dem Artikel mitgewirkt haben. Man verwendet das Kürzel, wenn die Autorenliste ansonsten zu lange wäre.

Fußnoten

[1] Einen kleinen Wellenkanal aus durchsichtigem Plexiglas mit 2 m Länge, 10 cm Breite, 24 cm Höhe, einem "Wasserstand" von 13 cm und mit einem Handkurbelexzentergetriebe bietet zum Kauf (Stand 2026) an: MEKU, Erich Pollähne GmbH aus Wennigsen bei Hannover.

[2] "Kanalsohle" wird verwendet in: Jahresbericht 2016. Forschungszentrum Küste (FZK). Online: https://www.fzk.uni-hannover.de/fileadmin/fzk/publications/Forschungs-_und_Jahresberichte/FZK_Forschungsbericht_2017-2018_klein.pdf

[3] Dämpfung störender Reflexionen in einem Wellenkanal: "the boundaries and walls of EWTs (experimental wave tanks) cause wave reflections which result in an unrealistic representation of the boundless ocea". In: Andrew Eoghan Maguire: Hydrodynamics, control and numerical modelling of absorbing wavemakers. University of Edingburgh. 2011. Abgerufen am 20. Oktober 2026. Siehe auch 👉 Wellendämpfung