Überströmungssicherung von Deichen und Böschungen - acqua alta

Wirksamkeit und Erosionsstabilität besitzen, um die Gefahren eines Oberflächenabtrags, eines
Böschungsbruches oder als letzte Konsequenz eines Deichbruches zu minimieren.
Bestehende Überströmungssicherungen weisen nur bedingt die geforderten Eigenschaften auf
oder sind wegen des hohen Kosten- und Arbeitsaufwandes keine optimale Lösung, weshalb hier
ein neuartiges, sich derzeit in Entwicklung befindliches Sicherungssystem vorgestellt wird.
Bestehende Überströmungssicherungen
Nach dem heutigen Stand der Technik existieren eine Vielzahl von Überströmungssicherungen,
die sich aus den unterschiedlichsten Materialien zusammensetzen. Nachfolgend werden die wichtigsten,
gängigen Sicherungssysteme mit ihren Anwendungsgrenzen, mit den möglichen Versagensmechanismen
sowie ihren Vor- und Nachteilen beschrieben:
1) Steinpflaster [Bild 2a)]:
Die Anordnung von ungebundenen Steinpflastern ist in der Regel nur für Neigungen der
luftseitigen Böschung von i ≤ 1:6 und einer maximalen Hochwasserabflussbelastung von
1,0 m³/s zulässig. Aufgrund der geringen Verbundwirkung zwischen den einzelnen Steinen
können im Überströmungsfall einzelne Steine aus dem Pflaster herausgelöst werden,
wodurch ein Versagen des gesamten Deckwerks verursacht werden kann. Bei gebundenen
Steinpflastern können auch steilere Böschungsneigungen hergestellt werden. Die Installation
der Steinpflaster ist aufwendig und gestaltet sich teilweise als sehr schwierig. Weiterhin
können bei gebundenen Steinpflastern, hervorgerufen durch fehlende Plastizität bei
Setzungen und auftretenden Horizontalkräften, Hohllagen bzw. Sickerfehlstellen auftreten,
die wiederrum zu einer erhöhten Erosion in diesen Bereichen führen können. Zusätzlich
kann sich das relativ dichte, gebundene Deckwerk nachteilig auf die Auftriebssicherheit
im Durchsickerungsfall auswirken.
2) Steinschüttung [Bild 2b)]:
Die zulässige Böschungsneigung bei der Sicherung mit Steinschüttung ist größer als bei
Steinpflastern und sollte eine Neigung von i = 1:4 nicht überschreiten. Die Hochwasserabflussleistung
liegt erfahrungsgemäß bei 1,0 m³/s, wobei die minimal erforderlichen
Schüttdicke stets gewährleistet sein muss und aus dem Größtkorndurchmesser d100 der
verwendeten Steinschüttung mit der Formel min db = 1,5 · d100 abgeleitet werden kann.
Die Verbundwirkung der Steinschüttung ist herstellungsbedingt nochmals geringer als die
der Steinpflaster. Dadurch können im Überströmungsfall einzelne Steine oder sogar ganze
Steinformationen aus der Schüttung herausgelöst werden. Vorteilhaft wirkt sich die einfache
Bauweise auf eine schnell herzustellende Überströmungssicherung aus. Vom Standpunkt
der Dauerhaftigkeit aus gesehen, stellt die Steinschüttung nur eine bedingt geeignete
Alternative dar, da sich durch geringe Abflussänderungen und Durchströmungen Lageänderungen
der einzelnen Steine und folglich die Ausbildungen von Erosionsrinnen ergeben
können.
3) Geogitter [Bild 2c)]:
Die Verwendung von böschungsparallel verlegten Geogittern als Sicherungssystem ist wie
bei Steinpflastern auf eine maximale Böschungsneigung von i = 1:6 beschränkt. Dabei
liegt die Abflussleistung bei der ein schadloses Überströmen möglich ist bei maximal 1,0
m³/s. Der häufigste Versagensmechanismus ist ein Abgleiten des gesamten Deckwerkes.
Die hohe Langzeitbeständigkeit und eine hohe Stabilität gegenüber mobilisierten Zugkräften
aus den Sohlschubspannungen des überströmenden Wassers stellen die wesentlichen
Vorteile dieser Sicherungsvariante dar. Hingegen sind die Sicherstellung einer ausrei-
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