Die Anwendung ingenieur- biologischer Bauweisen zur ... · 30. September 2010, Wien...

30. September 2010, Wien

Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau

1 /

Die Anwendung ingenieur-biologischer Bauweisen zur

Erhöhung der Standsicherheit von Hochwasserschutzdeichen

Möglichkeiten und Grenzen

Ronald Haselsteiner(Fichtner GmbH & Co. KG, Türkei)



2 /

Gliederung

• Einleitung• Ingenieurbiologische Bauweisen• Deiche und ihre Standsicherheit• Böschungsstabilität/Standsicherheit• Erosionsschutz• Resümee



3 /

Hochwasser

• Volkswirtschaftliche Schäden• Gefährdung von Menschenleben

• Standsicherheit• Gefährdungspotential• Risiko

• Einfluss von Bewuchs?

Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee

Slowakei 2010

Bayern 1999

Bayern 1988



4 /

Bestand – Wie schaut‘s aus?


Völlig zugewachsener Deich in einem Naturschutzgebiet an der Donau bei Dillingen (Quelle: StUGV)

Zugewachsener Deich an der Iller bei Altenstadt mit Trampelpfad auf der

Deichkrone (Quelle: TUM)



5 /

Bestand – Unterhaltung?


Großer, einzelner Baum mit Büschen umringt auf der wasserseitigen

Böschung an einem Deich an der Loisach in der Nähe von Schlehdorf

(Quelle: Haselsteiner)

Deich an der Mangfall vor der Sanierung im Jahre 2002(Quelle: WWA Rosenheim)



6 /

Schäden


Fehlende Vegetationsdecke an einem Deich an der Loisach in der Nähe von Schlehdorf (Quelle: Haselsteiner)

Sickerwasseraustritt im Bereich abgestorbener und teilweise verrotteter Wurzeln an einem Deich bei

Ruckasing an der Donau während des Hochwassers 1988

(Quelle: WWA Deggendorf)



7 /

Brüche


Muldedeich nach dem Hochwasser 2002Quelle: LTV Sachsen(aus DWA 507/2007)



8 /

Brüche


Deichbruch bei Höselhurst (Donau) während Hochwasser 1988

(Quelle: TUM)

Deichbruch an der Ammer während Hochwasser 1999(Quelle: WWA Weilheim)



9 /

Sanierung/Ertüchtigung


Bewaldeter Deich im Stadtgebiet München im Jahr 2009 am Tierpark,

gestaltet für Freizeitnutzungen(Quelle: Haselsteiner)



10 /


Übersicht

Gräser & Kräuter Gehölze

Ansaat, BegrünungA)

Flechtzaun

Hangrost

Totholz Stahl GeokunststoffeSteine

Vernagelung mitSteckhölzern

Busch- undHeckenlagen

Holzkästen,Holzgrünschwellen

Steinblockwurf,Steinblocksatz

BegrünteDrahtschotterkörbe

Spreitlagen (tot, lebend)

Raubäume

Uferfaschinen

Gewebewalzen

Flechtwerke, Gitterbuschbau

Erosionsschutz,Bodenfixierung

Hangschutz,Böschungssicherung

Böschungsfuß-sicherung Ufersicherung

Wiesen & Staudenfluren

Palisaden, Bürsten, Kämme

Cordonbau

Hangfaschine,Buschrigole

Senkwalzen

Gitterbuschverbau

Böschungsschutz-matten

BegrünterSteinwurf, Steinsatz

BegrünteAsphaltmastix

Krainer Wand

Krainer Wand

Beton

Begrünte Trockenmauer,Drahtschotterkörbe

BegrünteTrockenmauer

BegrünteDrahtschotterkörbe

Ansaat, BegrünungA)

AbgedeckteGeotubes

„Totmaterial“„Lebendmaterial“

Funktion, Aufgabe

Bauweisen, Methoden, Verfahren

Material, Baustoffe, Pflanzen

•Bal

len-

, Top

fpfla

nzun

gen

•Stra

uch-

, Geh

ölzp

flanz

unge

n•G

ehöl

zpfla

nzun

gen

•Rie

fenp

flanz

ung

•Nor

mal

saat

•Mul

chsa

at•A

nspr

itzsa

at•H

eubl

umen

saat

•Sch

otte

rras

en

•Fer

tigra

sen

•Ras

enso

den

•Tra

nspl

anta

tione

n•K

raut

ige

Pfla

nzun

g•S

chilf

halm

pfla

nzun

gen

A)M

etho

den/

Verfa

hren

:



11 /


VegetationsdeckeMagerrasenGräser-/Kräuterdecke

Deich an der Mangfall nahe Rosenheim 200Quelle: TU München

Damm an der Isar nähe HöllriegelskreuthQuelle: E.ON Wasserkraft



12 /


Bäume/Wald stabilisierend!



13 /


Bäume stabilisierend?Windwürfe an Deichen an der Schwarzen Elster bei Sturm Kyrill 2007

Quelle:LUA Brandenburg



14 /


VorschriftenDeutsche Regelwerke

Deich- / WasserbauDIN 19712/1997 In ÜberarbeitungDWA M 507/2007 In ÜberarbeitungDVWK 226/1993 In ÜberarbeitungDVWK 215/1990 In Überarbeitung…

WasserbauDWA (2005)BAW MSD (2005) In ÜberarbeitungDIN 19700/2004



15 /


VorschriftenInternationale Regelwerke

US Army Corps of Engineers (USACE)

US Bureau of Reclamation (USBR)

Technical Advisory Committee for Flood Defense of the Netherlands (TAW)

…



16 /


Mögliche Beeinträchtigungen

HW

Deichkörper

S, g, u

Durchlässige Schicht

G, s

Abbruch eines Teiles des Deichkörpers durch Windwurf

Wind

Auelehm T, s,g

Austritt von Sickerwasser

Sickerlinie

Sickerströmung



17 /



Deichkörper

S, g, u


G, s

Erschweren der Deichverteidigung und -überwachung durch Gehölz

Deichüberwachung

Auelehm T, s,g

Sandsäcke

HW

Sickerlinie

Sickerströmung

Austritt von Sickerwasser



18 /



Deichkörper

S, g, u


G, s

Durchwurzelung von Dichtungen

Oberflächendichtung

U, s

Sickerströmung

Strömungen aufgrund Durchwurzelung

Auelehm T, s,g

HW

Erhöhte Sickerlinie durch Durchwurzelung

Sickerlinie ohne Durchwurzelung

21

2

1



19 /



• Die Beeinträchtigung sind i. d. R. mit Bäumen und deren Wurzeln verbunden.

• Gräser- und Kräuterdecken tragen i. d. R. zur Sicherung des Deiches bei.

• Büsche sind „dubios“!



20 /


Bewuchsregelungen

5 m 5 m 5 m 5 m

1/3 H

> 3 m

W3 W2 W1 0 L1 L2 L3 L4 L5W4W5

30 m 30 m

L6

Uferbefestigung, Gewässer

Zoneneinteilung aus Haselsteiner & Strobl (2005, 2006)

Hochwasserschutz

StandsicherheitDeich

Agrar-, Forstwirtschaft

Agrar-, Forstwirtschaft

Hydraulik, Abflusskapazität

Gestaltungskriterien:• Hochwasserschutz• Fauna• Flora

• Städte-/Landschaftsbild• Naherholung• Andere Nutzungen

Deich

Naturhaushalt

Quelle: Haselsteiner, R. (2010):



21 /


Entscheidungsmatrix Quelle: Haselsteiner, R. (2010):

5 m

10 m

Berme 5 m

10 m

Landseitige BöschungWasserseitige Böschung KroneDeichschutz-streifen10)

Wasserstand(bei Hochwasser)

< H/3

30 m30 m

> H/3

Deichschutz-streifen10)

HinterlandVorland

Zone11)

0Zone10)11)

L1Zone5)10)11)

L2Zone

L3Zone

L4Zone

L5Zone

L6Zone9)10)11)

W1Zone9)

W2Zone9)

W3Zone9)

W4Zone9)

W5

GeK1

GeK1

GeK1

GeK1

GeK1

GeK1

GeK1

GeK1

GeK2

GeK2

GeK2

GeK2

GeK3

GeK3

GeK3

GeK2

-

-

GeK4)

4

GeK3

-

-

GeK6)11)

4

GeK6)11)

4

-

-

GeK4

-

GeK2

GeK2

GeK2

GeK2

GeK3

GeK3

GeK3

GeK3

-

-

-

-

-

GeK4

GeK4

GeK4

-

-

GeK4)

4

GeK4)

4

Deich-querschnitt2)3)

Sicherungs-maßnahmen1)8)10)

Keine(Nur erdstatisch erforderlicherDeichquerschnitt)

LandseitigesÜberprofil

Landseitiges undwasserseitigesÜberprofil

Statisch wirksamesSicherungselement

Zulässigkeit von Gehölzen auf Deichen nach GeKGeK: GefahrenKlassen7)8)

(Einteilung von Bäumen und Sträuchern aus BAW MSD (2005) in Anbetracht von Größe, Wurzelausbreitung und Wachstumsrate)

1

2

3

4

Sicherungsmaßnahmen

Einteilung in Zonen

Schadens-potential

hoch

niedrig

Schadens-potential

hoch

niedrig



22 /


Sicherung mit stat. wirk. DichtwändenEinbau einer statisch wirksamen MIP-Wand in Isardeich im Stadtbereich München

(Quelle: WWA München)



23 /


Beispieldeich - System



24 /


Beispieldeich - Ergebnis

12



25 /


Oberflächenerosion

Großer, einzelner Baum mit Büschen umringt auf der wasserseitigen Böschung an einem

Deich an der Loisach in der Nähe von Schlehdorf (Quelle: TU München)

Fehlende Vegetationsdecke an

einem Deich an der Loisach in der Nähe von

Schlehdorf(Quelle: TU München)



26 /


ÜberströmungssicherungÜberströmung eines Deiches bei

Straubing während eines Sommerhochwassers im Jahre 1994

Quelle: WWA Deggendorf



27 /


Überströmungssicherung

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 m0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 m

Sandkörper(0/4 mm)

Untergrund (0/4 mm)

Kies(8/32 mm)

12,8

Kies(8/32 mm)

Erosionsschutzsystem

12,5

Kies(8/32 mm)

Trennvlies(Sand – Kies)

Fertigrasen

Kies(8/32 mm)

HumoserOberboden

Fertigrasen

OhneGeokunststoff

MitGeokunststoff

10 cm

2 cm

3D-Wirrgelege

Forschung



28 /


Hydrodynamische Bodendeformation

Deichkörper

S, g


G, s

Erhöhung der Erosionsanfälligkeit durch Durchwurzelung des Deiches

Auflockerung durch WurzelbewegungWind

Wind

Auelehm T, s,g

Bewegungen des Baumes und derWurzeln durch Windbeanspruchung

Bewegungen



29 /



Sickerwasseraustritt im Bereich abgestorbener und teilweise verrotteter Wurzeln an einem Deich bei Ruckasing an der Donau während des Hochwassers 1988(Quelle: WWA Deggendorf)

tree root

gravel



30 /



Erosionstrichter während des Hochwassers 1999 an der Donau im Bereich von Dünzing(Quelle: WWA Ingolstadt)



31 /

• „Weiche“ biotechnische Parameter vorhanden• Anwendungsspezfische Grenzen• Langzeitverhalten von Lebend- & Totverbau mit

relativ großer Unsicherheit versehen Unterhalt• Gräser- und Kräuterdecken unschädlich und

wirksam gegen Erosion• Großbewuchs bei kleinen Deichen eher schädigend

Risikoabschätzung Freistellung oder Sicherung

• Fehlende Ansätze für Büsche • Kombinationsbauwerke (Rasen +)


Resümee



32 /

Das Unterhaltungskonzept fürden Bewuchs auf und an

technischenHochwasserschutzbauwerken

kostet,ob man eins hat oder nicht!

Die Anwendung ingenieur- biologischer Bauweisen zur ... · 30. September 2010, Wien...

Documents

Transcript of Die Anwendung ingenieur- biologischer Bauweisen zur ... · 30. September 2010, Wien...