Berichtsband 1999 Band 2 - WBW Fortbildungsgesellschaft

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32 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 1999 6 Bemessungslastfälle Die Lastfälle für die Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage sind in Tabelle 2 des Teils 12 der DIN 19700 zusammengestellt (Tabelle 1). Abb. 8: Kolk nach horizontal eingeleitetem Schußstrahl z. B. Einbauten verstärkt. Die Tosbecken sollten in einem Mindestabstand vom Damm angeordnet werden; im Anschluß an das Becken erfolgt ein kontinuierlicher Übergang ins Unterwasser. Das Tosbecken kann auch als Kolksee ausgeführt werden (Abb. 8). Auch hier ist besondere Aufmerksamkeit auf eine rückschreitende Erosion zu richten. Im Extremfall, z. B. bei entsprechend widerstandsfähigem Untergrund oder eben bei Rauhgerinneentlastungen, ist eine Energieumwandlung nicht erforderlich, wenn eine rückschreitende Erosion der Hochwasserentlastungsanlage ausgeschlossen ist. Oft wird ein gemeinsames Tosbecken für Hochwasserentlastung und Grundablaß angelegt. Die hydraulischen Verhältnisse können dann kompliziert werden, weil eine symmetrische Ausführung in Verlängerung der Achsen gleichzeitig von Schußrinne und Grundablaß oft nicht möglich ist. Der Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage ist für den Normallastfall ein HQ 200 , bei kleinen Becken ein HQ 100 , zugrundezulegen. Für die Sicherheit des Absperrbauwerkes und der Hochwasserentlastungsanlage ist außerdem für den außergewöhnlichen Lastfall nachzuweisen, daß ein HQ 1000 schadlos abgeführt werden kann. Dazu können abmindernde Bedingungen zugelassen werden, insbesondere die teilweise - 90 %, bei kleinen Becken 75 % - Inanspruchnahme des im Freiborde enthaltenen Sicherheitszuschlages. In diesem Fall dürfen auch Schäden auftreten, wenn diese die Sicherheit des Absperrbauwerkes nicht beeinträchtigen. Bei der Bemessung ist in der Regel davon auszugehen, daß das Becken bis zum gewöhnlichen Stauziel gefüllt ist. Die Retention kann berücksichtigt werden. Nach der Norm darf der Betriebsauslaß - der in den meisten Rückhaltebecken gleichzeitig der Grundablaß ist - nicht berücksichtigt werden. Bei beweglichen Verschlüssen ist bei kleinen Becken davon auszugehen, daß der leistungsfähigste Verschluß ausfällt, ansonsten braucht dies nur angenommen zu werden, wenn dieser ständig eingestaut ist. Hierfür ist ein Sonderlastfall zu berechnen, der dem HQ 200 bzw. HQ 300 entspricht. Auch hier darf der Sicherheitszuschlag im Freibord zu 90% bzw. 75% in Anspruch genommen werden. Im Gegensatz zur Norm hält es das DVWK-Merkblatt 202 durchaus für zulässig, die Grundablässe bzw. Betriebsauslässe bei der Berechnung mit zu berücksichtigen. Diese sind wie bewegliche Verschlüsse zu behandeln, so daß im Sonderlastfall mit Ausfall des leistungsfähigsten Verschlusses zu rechnen ist, der Verschluß der Hochwasserentlastung oder des Grund- oder Betriebsauslasses sein kann. Nr 1 2 Lastfall Wiedeholungszeitspanne T n in a Bezeichnung kleine Becken mittlere und große Becken Maximale Inanspuchnahme des im Freibord enthaltenen Sicherheitszuschlages in % kleine Becken mittlere und große Becken Normallastfall 100 200 0 0 außergewöhnlicher Lastfall 1000 1000 75 90 3 Sonderlastfall bei beweglichen Verschlüssen 300 200 75 90 Tabelle 1: Lastfälle für die Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage Berichtsband 6. Erfahrungsaustausch HRB, WBW Fortbildungsgesellschaft, 4. Jahrgang, Heidelberg 2000
1999 Fachbeiträge 6. Erfahrungsaustausch 33 Abb. 9: Freibordanteile (nach DVWK 202/1991) In vielen Fällen liegt als Bemessungsabfluß nur das HQ 100 vor, außerdem erfordert die Berechnung seltenerer Ereignisse besondere Sachkenntnis. Das Land hat deshalb seinerzeit geregelt, daß das HQ 1000 als Vielfaches des HQ 100 ermittelt werden kann, gleiches sieht das DVWK-Merkblatt 202 auch für andere Kehrzeiten vor. Danach gelten folgende Beziehungen: HQ 200 = 1,2 x HQ 100 HQ 300 = 1,3 x HQ 100 HQ 1000 = 1,6 x HQ 100 Da diese Vereinfachung nur für die Scheitelwerte gilt, sind Retentionsberechnungen dann allerdings nicht mehr möglich. 7 Freibord Der Freibord ist der vertikale Abstand zwischen der Dammkrone und dem höchsten Stauziel, das im Normallastfall das Bemessungsstauziel und im außergewöhnlichen Lastfall das außergewöhnliche Stauziel ist. Er setzt sich zusammen aus dem Freibord infolge Wind, aus dem Sicherheitszuschlag im Freibord und gegebenenfalls dem Eisstau (Abb. 9). Unter Eisstau wird die Anhebung des Wasserspiegels infolge einer (Teil-) Versetzung der Hochwasserentlastungsanlage verstanden. Dies sollte durch konstruktive Maßnahmen verhindert werden. In der Regel schließen sich zudem Eisstau und der Windanteil aus. Der Windanteil setzt sich zusammen aus dem Windstau und dem Wellenauflauf. Der Windstau beträgt in der Regel wenige cm und ist gegenüber dem Wellenauflauf fast vernachlässigbar. Mit dessen Berechnung befaßt sich das DVWK-Merkblatt 246 fast ausschließlich. Maßgebliche Eingangsgrößen sind die Streichlänge des Windes, dessen Geschwindigkeit sowie Neigung und Rauhigkeit der Böschung. Da der Wellenauflauf bei den nach dem Merkblatt sonst anzuwendenden Windgeschwindigkeiten von etwa 30 m/s leicht Größenordnungen von 1 m annimmt, empfiehlt es sich immer, hierzu ein Gutachten des Deutschen Wetterdienstes einzuholen. Auch durch größere Böschungsneigungen und höhere Rauhigkeit (Steinschüttungen) kann die Auflaufhöhe vermindert werden. Nach DIN 19700 Teil 10 ist in den Freibord ein angemessener Sicherheitszuschlag einzubeziehen, dessen Größe vor allen Dingen von den örtlichen Gegebenheiten, der Größe des Stauraumes, der Aussagekraft der zugrunde liegenden hydrologischen Daten und von der Art und konstruktiven Ausbildung des Absperrbauwerkes abhängig ist. Auch das DVWK- Merkblatt 202 enthält zunächst keine konkretere Definition. Es ergänzt nur, daß es sich nicht um einen allgemeinen Sicherheitszuschlag handelt, der Unsicherheiten der geotechnischen, hydrologischen oder hydraulischen Berechnungsannahmen abdecken soll. Das DVWK-Merkblatt 246 befaßt sich mit diesem Abb. 10: Freibord im Normallastfall und im außergewöhnlichen Lastfall Berichtsband 6. Erfahrungsaustausch HRB, WBW Fortbildungsgesellschaft, 4. Jahrgang, Heidelberg 2000
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