Vereinfachte Modellierung des progressiven Bruchs bei kleinen Erdschüttdämmen

Die Bestimmung des Breschenabflusses ist ein maßgebender Bestandteil der Gefahrenbeurteilung von Stauanlagen. Für die Berechnung gibt es verschiedene Ansätze, welche sich im Detaillierungsgrad und der Berechnungseffizienz unterscheiden. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, um den Breschenabfluss bei homogenen Schüttdämmen physikalisch basiert abzuschätzen. Dabei wird ein progressiver Versagensvorgang berücksichtigt. Anhand der Ergebnisse wird die Sensitivität der verschiedenen Einflussgrößen aufgezeigt.

Die Gefahrenbeurteilung von Stauanlagen ist eine wichtige Aufgabe im Risikomanagement. Im Falle des Versagens eines Absperrbauwerks und einer daraus resultierenden Flutwelle können Menschen und Infrastruktur zu Schaden kommen. Die Gefahrenbeurteilung wird üblicherweise in drei Schritte eingeteilt:

i) Bestimmung der Abflussganglinie,

ii) Berechnung der Flutwellenausbreitung

und iii) Beurteilung der Gefährdung von Mensch und Infrastruktur.

Der vorliegende Beitrag befasst sich ausschließlich mit dem ersten Schritt der Gefahrenbeurteilung und stellt eine neue Vorgehensweise für die Bestimmung des Abflusses bei einem progressiven Bruch kleiner, homogener Schüttdämme vor. Diese kommen beispielsweise an Hochwasserrückhaltebecken und kleinen Stauanlagen, aber auch als Längsdämme an Flüssen in Form von Stauhaltungs- und Hochwasserschutzdämmen vor. Zur Berechnung des Abflusses gibt es verschiedene Ansätze, die sich vor allem hinsichtlich Detaillierungsgrad und Anwendung unterscheiden. Darunter sind die empirischen sowie analytischen Ansätze die einfachsten Modelle und liefern als Resultat den maximalen Breschenabfluss. Eine Steigerung stellen Parametermodelle dar, welche auf vereinfachenden Annahmen des physikalischen Vorgangs basieren und den zeitlichen Verlauf des Bruchprozesses nachbilden können. Die differenziertesten und aufwendigsten Ansätze sind numerische Modelle, welche sowohl die Strömung als auch den Erosionsprozess dynamisch und mit mehreren Freiheitsgraden (ein- bis dreidimensional) abbilden können. Der mit dem Dammbruchmodell ermittelte Breschenabfluss kann im zweiten Schritt als zentrale Eingangsgröße für die Abschätzung der Flutwellenausbreitung verwendet werden.




Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 06/2016 (Juni 2016)
Seiten: 4
Preis: € 10,90
Autor: Dr. David F. Vetsch
Prof. Dr. Robert Boes
 
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