Post on 06-Nov-2019
transcript
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)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
2 /
Gliederung
• Einleitung• Ingenieurbiologische Bauweisen• Deiche und ihre Standsicherheit• Böschungsstabilität/Standsicherheit• Erosionsschutz• Resümee
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
4 /
Bestand – Wie schaut‘s aus?
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
5 /
Bestand – Unterhaltung?
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
6 /
Schäden
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
7 /
Brüche
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Muldedeich nach dem Hochwasser 2002Quelle: LTV Sachsen(aus DWA 507/2007)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
8 /
Brüche
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Deichbruch bei Höselhurst (Donau) während Hochwasser 1988
(Quelle: TUM)
Deichbruch an der Ammer während Hochwasser 1999(Quelle: WWA Weilheim)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
9 /
Sanierung/Ertüchtigung
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Bewaldeter Deich im Stadtgebiet München im Jahr 2009 am Tierpark,
gestaltet für Freizeitnutzungen(Quelle: Haselsteiner)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
10 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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
:
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
11 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
VegetationsdeckeMagerrasenGräser-/Kräuterdecke
Deich an der Mangfall nahe Rosenheim 200Quelle: TU München
Damm an der Isar nähe HöllriegelskreuthQuelle: E.ON Wasserkraft
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
12 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Bäume/Wald stabilisierend!
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
13 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Bäume stabilisierend?Windwürfe an Deichen an der Schwarzen Elster bei Sturm Kyrill 2007
Quelle:LUA Brandenburg
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
14 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
15 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
VorschriftenInternationale Regelwerke
US Army Corps of Engineers (USACE)
US Bureau of Reclamation (USBR)
Technical Advisory Committee for Flood Defense of the Netherlands (TAW)
…
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
16 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
17 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Mögliche Beeinträchtigungen
Deichkörper
S, g, u
Durchlässige Schicht
G, s
Erschweren der Deichverteidigung und -überwachung durch Gehölz
Deichüberwachung
Auelehm T, s,g
Sandsäcke
HW
Sickerlinie
Sickerströmung
Austritt von Sickerwasser
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
18 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Mögliche Beeinträchtigungen
Deichkörper
S, g, u
Durchlässige Schicht
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
19 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Mögliche Beeinträchtigungen
• 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“!
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
20 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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):
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
21 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
22 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Sicherung mit stat. wirk. DichtwändenEinbau einer statisch wirksamen MIP-Wand in Isardeich im Stadtbereich München
(Quelle: WWA München)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
23 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Beispieldeich - System
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
24 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Beispieldeich - Ergebnis
12
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
25 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
26 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
ÜberströmungssicherungÜberströmung eines Deiches bei
Straubing während eines Sommerhochwassers im Jahre 1994
Quelle: WWA Deggendorf
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
27 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
28 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Hydrodynamische Bodendeformation
Deichkörper
S, g
Durchlässige Schicht
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
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
29 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Hydrodynamische Bodendeformation
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. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
30 /
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Hydrodynamische Bodendeformation
Erosionstrichter während des Hochwassers 1999 an der Donau im Bereich von Dünzing(Quelle: WWA Ingolstadt)
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
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 +)
Einleitung Ingenieurbio. Bauweisen Standsicherheit Böschungsstabilität Erosionsschutz Resümee
Resümee
30. September 2010, Wien
Ingenieurbiologische Herausforderungen Die Anwendungen von Gehölzstrukturen im Wasserbau
32 /
Das Unterhaltungskonzept fürden Bewuchs auf und an
technischenHochwasserschutzbauwerken
kostet,ob man eins hat oder nicht!