Koordinierte und interdisziplinäre Vorgehensweise zwischen Geotechnik und Messtechnik
- Module des TDR-Monitoringsystems, RIMAX - Kick Off Meeting, 20./21.06.2005 am GFZ-Potsdam. (pdf-file)
Messtechnik
Die zu instrumentierenden Deichquerschnitte werden mit TDR-Sensoren und einem kompletten Messgerätesystem ausgerüstet. Hierbei erfolgt die Messwerterfassung über Multiplexer und ein TDR-Gerät. Die Messdaten werden über ein Funkmodem übertragen. Die Steuerung erfolgt über Mikrocontroller, die Stromversorgung wird über Akku und Solarpanel realisiert. Da bis zu 24 Sensoren an das Messgerätesystem anschließbar sind, bietet es sich an, nicht nur in einem Querschnitt zu messen, sondern zur Verifizierung zumindest einen zusätzlichen benachbarten Querschnitt mit zu erfassen, so dass in Deichlängserstreckung ein größerer Bereich abgedeckt wird. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Materialzusammensetzung innerhalb des Deiches u.U. stark variieren kann. Eine Prognose über die Standsicherheit des Deiches ist folglich nicht nur auf die Betrachtung eines Querschnittes gestützt, sondern berücksichtigt einen größeren Betrachtungsbereich.
Einbringtechnik
Der Einbau der Sensoren soll im Zuge von Probenahmen durchgeführt werden. Auf diese Weise erhält man Bodenaufschlüsse, an denen die elektrischen, wie auch hydraulischen und geotechnischen Parameter durch die Projektpartner bestimmt werden können. Zudem ergibt sich aus dem Aufschluss die räumliche Lage etwaig vorliegender Wechsellagerungen, die im späteren Verlauf bei der Auswertung der Feuchtemessungen berücksichtigt werden müssen. Im Zuge der Bodenuntersuchungen im Labor sollen die gewonnenen Parameter für unterschiedliche Böden in einer Datenbank gesammelt und - auch für zukünftige Aufgaben - verfügbar gemacht werden.
Prognosemodell
Zur Beurteilung der Standsicherheit von Deichen ist ein Prognosemodell zu entwickeln. Zu diesem Zweck wird für den instrumentierten Deichquerschnitt, dessen Aufbau und Materialzusammensetzung bereichsweise bekannt ist, auf numerischem Wege eine stochastische Bemessung durchgeführt und hinsichtlich der Feuchteverteilungen innerhalb des Deichkörpers statistisch ausgewertet.
Monitoringsystem im Einsatzfall
Während die Sensoren (z.B. Flachbandkabel) im Deichkörper fest installiert sind, kann das Messsystem am Deich dauerhaft installiert sein oder transportabel vorgehalten und bei Bedarf am Deich in Betrieb genommen werden. Im Falle eines Hochwassers soll die Steuerung des Systems mittels Funkmodem erfolgen. In einer ausreichend hohen zeitlichen Auflösung werden vor und während des Hochwassers Feuchtemessungen durchgeführt, mittels Datenfernübertragung an einen Zentralrechner weitergeleitet und in einer Datenbank abgelegt. Diese Daten werden ausgelesen und zur Rekonstruktion von Feuchteverteilungen verwendet. Im Prognosemodell werden die Feuchteverteilungen weiterverarbeitet und dienen als Bewertungsgrundlage für die Standsicherheit des Deiches (d.h. für dessen Versagenswahrscheinlichkeit), die in Echtzeit verfügbar sein soll. Auf Basis der Ergebnisse der Prognose ist es dann möglich - in Abhängigkeit der vorhergesagten Hochwasserwelle - Verteidigungsmaßnahmen rechtzeitig und gezielt ergreifen zu können. In besonders kritischen Situationen soll das System ggf. die Grundlage für die Entscheidung einer etwaigen Evakuierung bieten.
