2,7 MB - Alternative technisch-biologische Ufersicherungen ...
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Modellversuche zur Belastbarkeit<br />
<strong>technisch</strong>-<strong>biologische</strong>r <strong>Ufersicherungen</strong> in<br />
einem Wellenbecken<br />
Kolloquium „<strong>Alternative</strong> <strong>technisch</strong>-<strong>biologische</strong> Ufersicherung – Wirkungsweise, Belastbarkeit, Anwendungsmöglichkeiten“<br />
26. Oktober 2010 – Hannover - Jeannine Eisenmann
Inhalt<br />
Hintergrund<br />
Versuchseinrichtung<br />
• Wellenbecken<br />
• Messtechnik<br />
• Hydraulische Belastungen<br />
Übersicht der geplanten Modellversuche<br />
Vorversuche mit Erosionsschutzmatten<br />
• Aufbau<br />
• Versuchsdurchführung<br />
• Ergebnisse<br />
Zusammenfassung + Ausblick<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
2
FuE Projekt<br />
Alternativ <strong>technisch</strong>-<strong>biologische</strong> <strong>Ufersicherungen</strong><br />
Bestand/ Erfahrungen<br />
Theorie/ Versuche<br />
Literaturrecherche<br />
WSV-Umfrage<br />
Laborversuche<br />
Detailuntersuchungen<br />
in ausgewählten Abschnitten<br />
Theoretische<br />
Betrachtungen<br />
Anwendungen<br />
Anwendungen im<br />
Rahmen von<br />
WSV-Aufträgen<br />
Neue Versuchsstrecken<br />
Einrichten/<br />
Monitoring<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
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FuE Projekt<br />
Alternativ <strong>technisch</strong>-<strong>biologische</strong> <strong>Ufersicherungen</strong><br />
Bestand/ Erfahrungen<br />
Theorie/ Versuche<br />
Literaturrecherche<br />
WSV-Umfrage<br />
Laborversuche<br />
Detailuntersuchungen<br />
in ausgewählten Abschnitten<br />
Theoretische<br />
Betrachtungen<br />
Anwendungen<br />
Anwendungen im<br />
Rahmen von<br />
WSV-Aufträgen<br />
Neue Versuchsstrecken<br />
Einrichten/<br />
Monitoring<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
4
Schiffsinduzierte hydraulische Belastungen<br />
Wasserspiegelanspannung vor dem Bug<br />
Schraubenstrahl<br />
Rückströmung<br />
Absunk<br />
Wiederauffüllungsströmung<br />
Heckquerwelle<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
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Schiffsinduzierte hydraulische Belastungen<br />
Wasserspiegelanspannung vor dem Bug<br />
Schraubenstrahl<br />
Rückströmung<br />
Absunk<br />
Wiederauffüllungsströmung<br />
Heckquerwelle<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
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Inhalt<br />
Hintergrund<br />
Versuchseinrichtung<br />
• Wellenbecken<br />
• Messtechnik<br />
• Hydraulische Belastungen<br />
Übersicht der geplanten Modellversuche<br />
Vorversuche mit Erosionsschutzmatten<br />
• Aufbau<br />
• Versuchsdurchführung<br />
• Ergebnisse<br />
Zusammenfassung + Ausblick<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
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Wellenbecken<br />
a. 4m<br />
6m<br />
Tauchkörper<br />
Maße<br />
Becken 14m x 8m x 4m (L x B x T)<br />
T-körper 6m x 7,7m<br />
14m<br />
Böschung<br />
Neigung 1:3<br />
Fläche 8m x 8m<br />
Boden feinsandiger Mittelsand<br />
k = 8,9 * 10 -5 m/s<br />
Böschung 1:3<br />
Regelung des Tauchkörpers<br />
Hub- und Senkgeschwindigkeiten<br />
Haltezeiten<br />
Amplitude<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
Geotechnik · Referat G4 · Jeannine Eisenmann · 26. Oktober 2010<br />
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Messtechnik<br />
Aufgenommen werden:<br />
• Wellenspiegellage (Wellenhöhe), Wellenperiode - Ultraschall<br />
• Geschwindigkeit der auflaufenden Wellen – Acoustic Doppler Velocimeter<br />
• Kräfte der auflaufenden Wellen - Kugelteppich<br />
• Porenwasserdrücke auf und in der Böschung – absolute u. relative Drucksonden<br />
ADV<br />
Kugelteppich<br />
Drucksonde<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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Mögliche hydraulische Belastungen<br />
Variation der Hub- und Senkgeschwindigkeiten (v), Haltezeiten (h) :<br />
50 0,5<br />
40<br />
3<br />
2<br />
Fx<br />
Fx geglaettet<br />
ADV2x<br />
U2 Wspg<br />
30<br />
0,0<br />
1<br />
Kraft [N]<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
Wasserspiegel [m]<br />
-0,5<br />
-1,0<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
ADV2x [m/s]<br />
-20<br />
-1,5<br />
-4<br />
-30<br />
-5<br />
-40<br />
-2,0<br />
-6<br />
13:35:00 13:35:10 13:35:20 13:35:30 13:35:40 13:35:50 13:36:00<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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v2h1
Mögliche hydraulische Belastungen<br />
Variation der Hub- und Senkgeschwindigkeiten (v), Haltezeiten (h) :<br />
50 0,5<br />
40<br />
3<br />
2<br />
Fx<br />
Fx geglaettet<br />
ADV2x<br />
U2 Wspg<br />
30<br />
0,0<br />
1<br />
Kraft [N]<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
Wasserspiegel [m]<br />
-0,5<br />
-1,0<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
ADV2x [m/s]<br />
-20<br />
-1,5<br />
Wellenhöhen bis zu 90cm<br />
-4<br />
-30<br />
Wellenperioden von 9 bis 21 s<br />
-5<br />
-40<br />
-2,0<br />
-6<br />
13:35:00 13:35:10 13:35:20 13:35:30 13:35:40 13:35:50 13:36:00<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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v2h1
Inhalt<br />
Hintergrund<br />
Versuchseinrichtung<br />
• Wellenbecken<br />
• Messtechnik<br />
• Hydraulische Belastungen<br />
Übersicht der geplanten Modellversuche<br />
Vorversuche mit Erosionsschutzmatten<br />
• Aufbau<br />
• Versuchsdurchführung<br />
• Ergebnisse<br />
Zusammenfassung + Ausblick<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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Übersicht der geplanten Modellversuche<br />
• Weidenspreitlagen<br />
• Steinschüttung mit<br />
Weidensteckhölzern<br />
• Röhrichtgabione<br />
• Erosionsschutzmatten mit<br />
Weidensteckhölzern<br />
• Erosionsschutzmatten mit Röhrichten<br />
(Quelle: Ökon-Vegetationstechnik)<br />
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Aufbau<br />
Bereich 1:<br />
Erosionsschutzmatte mit<br />
Weidensteckhölzern<br />
Bereich 2:<br />
Erosionsschutzmatte<br />
mit Röhrichten<br />
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Aufbau<br />
Bereich 1 Bereich 2<br />
Erosionsschutzmatte<br />
mit mittlerem Netz<br />
Erosionsschutzmatte<br />
ohne mittleres Netz<br />
Oberes Trägermaterial: Polypropylennetz (1,3cm x 1,3cm)<br />
Mittleres Netz: 3-dimensionales Polypropylennetz<br />
Füllmaterial:<br />
100% Kokosfaser<br />
Unteres Trägermaterial: Polypropylennetz (1,3cm x 1,3cm)<br />
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Aufbau<br />
50cm<br />
30cm<br />
30cm<br />
30cm<br />
Bereich 1:<br />
Matte mit Weidensteckhölzer<br />
Korb- und Purpurweide<br />
Salix viminalis<br />
Salix purpurea<br />
40cm lange Steckhölzer<br />
Bereich 2:<br />
Matte mit Röhrichten<br />
Schilf und Rohrglanzgras<br />
Phragmites australis<br />
Phalaris arundinacea<br />
Pflanzenballen<br />
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Versuchsdurchführung – 05.05.2010<br />
29s<br />
44cm<br />
Geschwindigkeit (in Böschungsfallrichtung)<br />
Bereich 1: Weide<br />
Bereich 2: Schilf<br />
0,34 m/s 0,40 m/s<br />
(Beträge der aufgetretenen Extremwerte)<br />
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Versuchsdurchführung – 05.05.2010<br />
Bereich 1 Bereich 2<br />
Befestigung der Matte mit Metallheringen nicht ausreichend<br />
Weidensteckhölzer: haltende Wirkung<br />
Matte reißt Röhrichte mit<br />
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Versuchsdurchführung – 11.06.2010<br />
29s<br />
44cm<br />
Belastung 1<br />
(Beträge der aufgetretenen Extremwerte)<br />
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Versuchsdurchführung – 11.06.2010<br />
29s<br />
16s<br />
44cm<br />
56cm<br />
Belastung 1<br />
Belastung 2<br />
(Beträge der aufgetretenen Extremwerte)<br />
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Versuchsdurchführung – 11.06.2010<br />
29s<br />
16s<br />
44cm<br />
56cm<br />
Belastung 1<br />
Belastung 2<br />
(Beträge der aufgetretenen Extremwerte)<br />
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Versuchsdurchführung – 11.06.2010<br />
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Versuchsdurchführung – 11.06.2010<br />
Bereich 1 Bereich 2<br />
Vermutungen der mangelnden Filterstabilität und Festigkeit haben sich bestätigt<br />
Problematik der Befestigung<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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Zusammenfassung<br />
Erosionsschutzmatten wie im Straßenbau oder an kleineren<br />
Fließgewässer verwendet (Kokosmaterial):<br />
• ungeeignet für Anwendungen an der Wasserstraße<br />
(Filterstabilität, Festigkeit)<br />
Wichtigkeit <strong>technisch</strong>er Eigenschaften der Matte<br />
Wichtigkeit einer lagestabilen Fixierung der Matte<br />
Steckhölzer mit Erosionsschutzmatten, die den <strong>technisch</strong>en<br />
Anforderungen entsprechen, könnten eine gute <strong>Alternative</strong> sein<br />
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Ausblick<br />
Recherche Erosionsschutzmatten für <strong>technisch</strong>-<strong>biologische</strong> <strong>Ufersicherungen</strong>:<br />
• Biologisch abbaubares Material<br />
• Durchwurzelbarkeit<br />
• Filterstabilität gegenüber dem anstehenden Boden<br />
• Größere Festigkeiten<br />
z.B. Matte aus Schafschurwolle und Polylactid<br />
Tests neuer Erosionsschutzmatten nach den Richtlinien zur Prüfung von<br />
Geotextilien<br />
Testen der Befestigung der Matte auf der Böschung<br />
Optimierung der Messtechnik<br />
Modellversuche techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong> in einem Wellenbecken<br />
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Ausblick<br />
Weitere Tests<br />
(mit Weidenspreitlagen,<br />
Steinschüttung mit Weidensteckhölzern,<br />
vorgezogenen Röhrichtgabionen)<br />
Tests techn.-biol. <strong>Ufersicherungen</strong><br />
wie an der Versuchsstrecke<br />
(Synergieeffekte - Ergebnisvergleich)<br />
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !<br />
Fragen. Anregungen. Gedankenaustausch:<br />
Jeannine Eisenmann<br />
Bundesanstalt für Wasserbau<br />
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