Trockendock gegen Hochwasser

Immer häufiger verursachen Hochwasser und steigende Grundwasserpegel Schäden an Gebäuden. Galten Sandsäcke bisher als Masterlösung, steht mit der kürzlich am TuTech getesteten AquaWand ein neues „versenkbares“ mobiles Hochwasserschutzsystem zur Verfügung. Ebenso steigen nach Überflutungen in den Folgetagen die Grundwasserstände, moderne Berechnungsmodelle zur brunnenseitigen Grundwasserabsenkung können  hier Abhilfe schaffen.

Bild: GDV

Sandsäcke als Schutz gegen Überflutungen zu nutzen hat sich über die Jahre durchgesetzt. Dennoch werden als Folge häufiger auftretender Hochwasserereignisse und den mit dem Aufbau von Sandsackwällen verbundenen hohen Personalaufwand immer häufiger effizientere Systeme gefordert. Nach kürzlich abgeschlossenen Tests mit der AquaWand – ein neues mobiles Hochwasserschutzsystem (mHWS) – welche vom 03.07.-2012 – 28.12. 2012 am TuTech Zentrum für Klimafolgenforschung (KLIFF) durchgeführt wurden, liegen die Forschungsergebnisse seit März 2013 vor. Demnach kommt das System mit minimalem Personalaufwand (empfohlen werden zwei Personen) aus und kann innerhalb weniger Minuten ohne hohen Logistikaufwand aufgerüstet werden.

Forschen für mehr Sicherheit

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Die AquaWand wurde U-Förmig mit einer Gesamtlänge von 18 m und einer zu prüfenden Stauhöhe von 1,2 m in die Versuchsanlage der TUHH eingebaut und besteht aus mehreren Betonkanal-, 2 Eck- und 2 Wandelementen. Die einzelnen Elemente sind in die Versuchsanlage kraftschlüssig und wasserdicht verschraubt und alle weiteren AquaWand-Bauteile in den Betonkanal eingebaut worden.

Im BWK (Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau e.V) Merkblatt 6 „Mobile Hochwasserschutzsysteme – Grundlagen für Planung und Einsatz“ sind einige Anforderungshinweise zum Einsatz mobiler Systeme zusammengefasst. Dennoch gibt es derzeit keine Standardlösungen oder Normen für den Einsatz und für Tests von mobilen Hochwasserschutzsystemen in Deutschland, welche sich allgemein anwenden lassen.

„Die Eigenschaften von mobilen Hochwasserschutzsystemen d.h. die Dichtigkeit, die Stabilität und die Einsatzfähigkeit sollten unter definierten Belastungen bekannt sein.“, erläutert Vincent Gabalda, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Wasserbau der TU Hamburg-Harburg. „Daher hat unser Institut ein Testverfahren entwickelt, welches auf amerikanischen und englischen Standards basiert. So wurden seit 2007 insgesamt14 Systeme in unserem Versuchsbecken getestet. Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes „SMARTeST“ hatten wir im letzten Jahr auch die Möglichkeit an der AquaWand eine Testreihe durchführen zu können. Das mHWS der Firma AQUABURG ist dabei auf einer Stauhöhe von 1,2 m und einer Länge von 18 m in unsereTestanlage eingebaut und in Anlehnung an die Vorgaben des SMARTeST Projekts getestet worden. Die Ergebnisse dieser physikalischen Tests sind zum Einen wichtig für die Hersteller, der sein Produkt praxisnah optimieren kann und zum Anderen interessant für Kunden, um sich über die Eigenschaften von Hochwasserschutzsystemen unter Einsatzbedingungen zu informieren“, so Gabalda weiter.

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Treibguttest: 400 kg schwere Treibgutbündel schlagen an die AquaWand. Lediglich etwas Strömungswasser spritzt über die Wand.

Aufbauend auf die umfassenden Forschungen des 2010 verstorbenen Professors Erik Pasche forscht das Institut für Wasserbau der TU Hamburg-Harburg derzeit an weiteren Zukunftsthemen. „So werden unter anderem im Projekt SMARTeST Technologien zur Risikoverminderung und zur verbesserten Sicherheit von Bauwerken im Hochwasserfall oder im Projekt KLIMZUG Anpassungsprozesse im Regenwassermanagement und Binnenhochwasserschutz untersucht“, beschreibt Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle jetziger Institutsleiter den Forschungsbedarf.

AquaWand: mobiler Schutz mit System

Die AquaWand ist die neuste Entwicklung im mobilen Hochwasserschutz und kann bei Nichtgebrauch in dem vorhandenen Betonkanal (oft als Teil des Gehwegs) verstaut werden.

Die AquaWand bereits beim Hausbau in einem Betonkanal in den Kanaluntergrund vorinstalliert oder als Teile eines Bürgersteiges lässt es sich schnell an örtliche Gegebenheiten angepasst aufbauen und sorgt so für den Objektschutz. Als eine Stahl-Netz-Folienkonstruktion, ist sie bei einem Hochwassereinsatz in extrem kurzer Zeit aufgebaut und kann nach dem Einsatz wieder im Betonkanal verstaut werden. Das System erlaubt einen modularen Aufbau mit Mehrwertnutzung als Boden-oder Bodenwandaufbau.

Im Folgenden werden die ersten Ergebnisse zusammengefasst:

  • Der Dichtigkeitstest zeigt eine geringe Durchsickerungsrate.
  • Die Stabilität des Produktes wurde mit der Durchführung von mehreren Anpralltests getestet.
  • Trotz der hohen Anprallbelastung, hat das Produkt nicht versagt.

Bei Starkregen oder Hochwasser kommt es auch auf der zu schützenden Seite zu aufstauendem Wasser. Die neu patentierte AquaWand dient im Ruhezustand gleichzeitig als eine Rinnenentwässerung und kann beim Hochwassereinsatz den anfallenden Niederschlag aus dem zu schützenden Bereich gezielt und effektiv mit Hilfe einer Pumpe entwässern (s. Schnittdarstellung). Die AquaWand Hochwasserschutzmauer ist aus baugleichen, serienmäßig vorgefertigten Mauerfertigteilen in deren Betonwannenkonstruktion die Plane und das Netz der Wand integriert ist.

Schnitt verschiedener Anschlüsse von Drainageleitungen in einer Kiesbettung an einem verlängertem Pumpenschacht.

Schnitt verschiedener Anschlüsse von Drainageleitungen in einer Kiesbettung an einem verlängertem Pumpenschacht

Grundwasser die unterschätzte Gefahr

Zunehmend verursacht aber auch der steigende Grundwasserpegel Schäden an Gebäuden, berichtet Stefan Schulze Geschäftsführer und Diplom Geologe der Berliner IGB GmbH (Ingenieurbüro für Grundwasser und Boden GmbH).

Deutschland erlebte an nur einem Wochenende im Juli 2012 mit mehr als 150.000 Blitzen eine neue Rekordquote und deckte schnell Schwachstellen bei der Vorsorge auf. Verbunden mit Starkregen waren die Straßen und Autobahnen innerhalb weniger Minuten überflutet und füllten Keller und Gebäude.

Nach Ereignissen dieser Art, können noch später in den Folgetagen die Grundwasserstände ansteigen. „Wer bereits bei der Bauausführung die Keller sorgsam abgedichtet hat, kann dennoch von Grundwasserschäden betroffen werden“, erklärt Schulze aus der Praxis. Bauseitig ist dieses Problem kaum zu bewältigen. Auch bei ehemalig „trockenen“ Häusern, können sich im Nachhinein Feuchteschäden zeigen. Veränderungen der Infrastruktur-stillgelegte Gewerbegebiete oder Bevökerungsabwanderung und dem damit in Verbindung stehenden geringeren Wasserverbrauch lassen den Pegel erst nach Jahren ansteigen lassen. „Hier setzen wir mit Berechnungsmodellen zur brunnenseitigen Grundwasserabsenkung an. Als eine mögliche Lösung können spezielle Brunnensysteme helfen und den Pegel stabil halten.

Schadensursachen: Kellervernässungen werden in Verbindung mit steigenden Grundwasserständen immer häufiger zum Problem.

Neben dem ansteigenden Grundwasserspiegel treten Bodenfeuchtigkeit und nichtstauendes Sickerwasser – auch Kapillarwasser genannt- auf. Dieses dringt nach Niederschlägen in wasserdurchlässige Schicht und übt keinen hydrostatischen Druck aus. Fehlt eine ausreichende Kellerabdichtung, kann das über die Kellerwände eindringende Wasser zu Feuchteschäden wie Durchnässung, Schimmelbildung sowie Salzausblühungen führen“, so Schulze weiter. Hier können nachträgliche Abdichtungen oder Drainagesysteme an der Gebäudesohle Abhilfe schaffen.

 

Schon seit Jahren beobachten wir ebenfalls Auswirkungen der Hochwasserereignisse auf die Grundwasserstände in Köln, bestätigt das HochwasserKompetenzCentrum e. V. (HKC) mit Sitz in Köln. „Aus diesem Anlass treiben wir derzeit im Projekt „Kopplung von Grundwasser- und Überflutungsmodellen für den operativen Einsatz im Hochwasserfall“ in Kooperation der RWTH Aachen, der Hochwasserschutzzentrale Köln und der RheinEnergie AG die Entwicklung eines gekoppelten 2D-Modellverfahrens als Prognosesystem für den operativen Einsatz voran“, wird auf Nachfrage ausgeführt. Dieses Modell wird so entwickelt, dass es auch in anderen Städten und Gemeinden einsetzbar ist, sobald die spezifischen Datengrundlagen für die Stadt oder Gemeinde in das Modell eingelesen werden.

www.aquaburg.com

 

Forschungslinks:

http://www.floodresilience.eu/

www.tuhh.de/wb

 

Bilder: GDV Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V,, AquaBurg, IGB GmbH

Redaktionskontakt: Tel.: +49 (0)30 25090973

AquaBurg Hochwasserschutz

Tel.: +49(0)251 / 530 3551

E-Mail: info@aquaburg.com

Fax: +49(0)251 / 530 3529

Abdruck gegen Belegexemplar und Nennung der Quelle honorarfrei.

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