1999 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 45 Überströmbare Erddämme und Dammscharten von Heinz Daucher Einführung In Baden-Württemberg befinden sich derzeit über 400 Rückhaltebecken für den Hochwasserschutz. Im Jahre 1987 wurde eine landesweite Überprüfung bezüglich der Sicherheit der Anlagen durchgeführt. Es wurden Regelungen für z.t. erforderliche Ertüchtigungen getroffen. berg berichtet. Diese Anlagentypen sind landschaftsverträglicher als herkömmliche massive Kunstbauwerke, sind oft hydraulisch überlastbarer und verklausungssicherer. Leider existieren diesbezüglich noch keine Normen, Regelwerke oder Richtlinien. Seit 1986 wurden im Auftrag der Wasserwirtschaftsverwaltung des Landes Baden-Württemberg zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, vgl. Lit. [1] bis [6]. Dammscharten Abb. 1: Hochwasserrückhaltebecken Gissigheim (Main-Tauber-Kreis), Bruch nach Überströmen, 1984 Dammscharten wurden bereits in den fünfziger Jahren bei kleineren Becken in Beton bzw. Pflaster in Beton ausgeführt. Bei der Ertüchtigung von Becken wurden seit 1987 öfters auch Dammscharten in Lockerbauweise als kostengünstige und landschaftsverträglichere Erweiterungsmöglichkeit vorhandener konventioneller Hochwas- Das wichtigste Sicherungsglied eines Hochwasserrückhaltebekkens ist die Hochwasserentlastungsanlage in Verbindung mit einem ausreichenden Freibord, um den Damm auch unter außergewöhnlichen Belastungen vor einer Überströmung und damit vor einer Zerstörung zu bewahren [5], vgl. hierzu Abb.1. Nachfolgend wird über den Sachstand der Hochwasserentlastungstypen Dammscharten und überströmbare Dämme in Baden-Württem- Abb. 2a: Grundriß einer Dammscharte (Beispiel) aus [5]
46 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 1999 Ü b e r s t r ö m b a r e Dämme Abb. 2b: Längsschnitt einer Dammscharte (Beispiel) aus [5] serentlastungsanlagen mit zu geringer hydraulischer Leistungsfähigkeit gebaut. Auch bei neuen Hochwasserrückhaltebecken werden verstärkt Dammscharten in Lockerbauweise gewählt, vgl. Abb. 2a, 2b (Prinzipskizze) und Abb. 3 (Deckwerksaufbau mit den Varianten Steinsatz und Steinschüttung ). Insbesondere bei geringen Dammhöhen (z.b. kleiner als 3 m) und kleinen Einzugsgebieten wurden schon vor ca. 20 Jahren Hochwasserrückhaltebecken gebaut, bei denen die Hochwasserentlastung über die gesamte Dammbreite erfolgt, gl. Prinzipskizze Abb. 7 und die Ausführungsbeispiele gem. Abb. 8 und 9. Hierbei handelt es sich um Becken mit Steinstützkörper und sehr kleinen spezifischen Hochwasserabflüssen pro lfdm. Im Zuge des dezentralen Hochwasserschutzes werden verstärkt derartige Lösungen benötigt, um durch Wegfall des Freibordes... die Dämme niedriger gestalten zu können. Über 50 derartige Becken befinden sich derzeit in der Planungs- bzw. Vorplanungsphase. Abb. 4 und Abb. 5 zeigen ein Beispiel Dammscharte in Lockerbauweise Steinschüttung- mit einer horizontalen Überlaufschwelle von l = 173 m, wodurch die Überfallhöhe bei Hochwasserabfluss und damit die Dammhöhe reduziert werden konnten. Planungs- und Bemessungshinweise sowie derzeitige Anwendungsgrenzen sind in [5] enthalten. Neuere Versuchsergebnisse [4] deuten darauf hin, dass gegenüber der rein statischen Betrachtungsweise erhöhte Beanspruchungen infolge hydrodynamischer Effekte auftreten, vgl. Abb. 6. Weitere Untersuchungen sind daher erforderlich und vorgesehen. Abb. 3: Deckwerksaufbau einer Dammscharte in Lockerbauweise aus [5]
1999 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 47 Abb. 4: Hochwasserrückhaltebecken Nöttingen (Gemeinde Remchingen), Ansicht vom Oberwasser, 1999 Abb. 5: Hochwasserrückhaltebecken Nöttingen/Pfinz, Dammscharte in Lockerbauweise (Schwellenlänge 173m), 1999
48 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 1999 Abb. 6: Strömungsablösungen und Staupunkte, aus [4] Nach [6.1] werden derzeit in enger Abstimmung mit der Wasserwirtschaftsverwaltung des Landes Baden- Württemberg mögliche Lösungsvarianten untersucht, vgl. Abb. 10 und Abb. 11. Sonderfälle Eine Sonderlösung ist in Abb. 12 dargestellt. Der Damm des Hochwasserrückhaltebeckens wurde so trassiert, dass die Hochwasserentlastung über den gewachsenen Boden (Wiese-Gras) erfolgt. Ausblick Sowohl für Dammscharten in Lockerbauweise als auch für überströmbare (kleine) Erddämme sind weitere Untersuchungen dringend erforderlich und werden bis Ende 1999 in einem Forschungsauftrag konkretisiert. Ab 2000 sollen die weiteren Untersuchungen durchgeführt werden, um aus der Grundlagenforschung baldmöglichst Gestaltungs- und Bemessungsverfahren für den praktischen Vollzug zu erhalten. Abb. 7: Schema der Abflüsse bei einem überströmbaren Damm aus [6.1]
1999 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 49 Abb. 8: Hochwasserrückhaltebecken Königsbach- Stein (Enzkreis), überströmbarer Damm (Bj 1977), Aufnahme 1999 Abb. 9: Hochwasserrückhaltebecken Obernhausen (Enzkreis), überströmbarer Damm, 1999
50 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 1999 Abb. 10: überströmbarer Erddamm mit Innensicherung aus [6.1] Abb. 11: überströmbarer Erddamm mit Oberflächensicherung aus [6.1]
1999 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 51 Abb. 12: Hochwasserrückhaltebecken Stuttgart/Feuerbacher Tal, Hochwasserentlastung über gewachsenem Boden (Vordergrund) 1999 Literaturverzeichnis Untersuchungen im Auftrag der Wasserwirtschaftsverwaltung des Landes Baden-Württemberg: [1] Larsen P., Bernhart H.H., Schenk E., Blinde A., Brauns J., Degen F.P. (1986): Überströmbare Dämme Hochwasserentlastung über Dammscharten, Gutachten der Universität Karlsruhe für das RP Karlsruhe. [2] Kobus H., Westrich B., Hassinger R. (1987): Hydraulische Gestaltung von Hochwasserentlastungsanlagen, Teil 4: Bemessungsgrundlagen für Dammscharten und Flutmulden. Gutachten der Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau im Auftrag des ME- LUF. [3] Giesecke J., Westrich B., Salden D., Rathgeb A. (1994): Dammscharten in Lockerbauweise zur Hochwasserentlastung an Rückhaltebecken, Gutachten der Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau im Auftrag der LfU, Außenstelle Stuttgart. [4] Westrich B., Rathgeb A. (1996): Bemessungsgrundlagen und Gestaltungsvorschläge für überströmbare Dämme (Modelluntersuchungen), Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau, im Auftrag der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg. [5] Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg (1997). Dammscharten in Lockerbauweise bei Hochwasserrückhaltebecken. Handbuch Wasser 2, Heft 36, Karlsruhe. [6] Unveröffentlichte Ausarbeitungen des landesinternen Arbeitskreises Überströmbare Dämme und Dammscharten (1996 bis 1999): [6.1] Beiträge der Universität Karlsruhe (TH) Abteilung Erddammbau und Deponiebau am Institut für Boden- und Felsmechanik, Prof. Dr.-Ing. J. Brauns Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik, Prof. Dr.-Ing. F. Nostmann [6.2] Beiträge der Universität Stuttgart Institut für Wasserbau, Versuchsanstalt, Prof. Dr.-Ing. B. Westrich Institut für Geotechnik, Dr.-Ing. D. Salden Anm.: In [1] bis [5] sind jeweils umfangreiche Hinweise auf weiterführende Literatur enthalten. Anschrift des Verfassers: BD Dipl.-Ing. Heinz Daucher Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Abteilung 4 Wasser und Altlasten Griesbachstr. 1 76185 Karlsruhe Alle Aufnahmen: Daucher