Forschungs- und Entwicklungsvorhaben im Rahmen der BMBF-Förderaktivität RIMAX "Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse"
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Förderzeitraum: 01.08.2004-30.04.2008 Förderkennzeichen: 02WH0487/02WH0479 Projektleiter: Dr.-Ing. Klaus Kupfer , Dr.-Ing. Andreas Bieberstein Projektpartner: Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar (MFPA) Institut für Boden- und Felsmechanik der Universität Karlsruhe (TH) Projektträger: Projektträger Forschungszentrum Karlsruhe Bereich Wassertechnologie und Entsorgung (PTKA-WTE)
Ziel
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Monitoringmesssystems auf Basis der Time Domain Reflectometry (TDR), das prinzipiell für alle Erdbauwerke des Hochwasserschutzes (Deiche, Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken) verwendet werden kann. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung eines auf im Hochwasserfall mit dem TDR-Messystem erfassten Feuchteverteilungen basierenden Prognosemodells zur Bewertung der Standsicherheit von Altdeichen, die dem aktuellen Stand der Technik nicht genügen.
- Bild 1: Historisch gewachsener Altdeich mit willkürlichem, u.U. heterogenem Aufbau
Gegenstand des Projektes/Handlungsbedarf
Der geotechnische Ingenieur ist als Verantwortlicher für die Beurteilung bzw. Bewertung der Standsicherheit von Dämmen und Deichen angewiesen auf Informationen über die sickerhydraulischen Vorgänge im Deichkörper. Diese stellen die maßgebende Einflussgröße für die Standsicherheit dar bzw. sind i.d.R. für deren Verlust verantwortlich. Liegen entsprechende Angaben nicht vor bzw. ist der Aufbau des betreffenden Deichkörpers unbekannt, muss bei den Standsicherheitsnachweisen von ungünstigen Belastungsannahmen ausgegangen werden. Der Ansatz einer vollen Durchströmung führt demgemäß bei den meisten Altdeichen rechnerisch zu keiner ausreichenden Standsicherheit und folglich zu einem möglichen Versagen im Hochwasserfall (vgl. Bild 2).
- Bild 2: Bruch eines Deiches bei Seegrehna (Landkreis Wittenberg) während des Hochwasserereignisses 2002
- Quelle: www.anhalt-zerbst.de
Um in der Praxis bzw. im Hochwasserfall möglichst verlässliche Informationen zu besitzen, ist es somit erforderlich, über ein Monitoringsystem zu verfügen, das an relevanten Positionen bzw. an als neuralgisch zu betrachtenden Stellen gezielt quantitative Informationen über die tatsächliche hydraulische Situation liefert. Zu diesem Zweck stehen unterschiedliche Messverfahren zur Verfügung, die z.T. bereits zur überwachung von Erdbauwerken eingesetzt werden. Auf einer derartigen Datenbasis soll eine gesicherte Bewertung der Standsicherheit erfolgen und das Verhalten von Deichen im Hochwasserfall prognostiziert werden.
Die Time Domain Reflectometry (TDR) in Verbindung mit Kabelsensoren hat sich als ein geeignetes Messverfahren zur Erfassung hydraulischer Veränderungen innerhalb von Erdkörpern erwiesen. Aus geotechnischer Sicht existieren für ein solches Messsystem Anwendungsgebiete zur Beurteilung der Standsicherheit von zonierten sowie ungegliederten bzw. weitestgehend homogenen Erdbauwerken (sog. Altdeichen) mit Hochwasserschutzfunktion (Deiche, Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken).
Im vorliegenden Projekt wird der Schwerpunkt auf die sog. Altdeiche (historisch gewachsene Hochwasserschutzdeiche) gelegt (vgl. Bild 1). Die vergangenen Hochwasserereignisse haben die Relevanz dieser Vorgehensweise deutlich unter Beweis gestellt.
