EarlyDike: Sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem für Seedeiche

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EarlyDike

EarlyDike: Sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem für Seedeiche

01.06.2015 bis 31.05.2018

Prof. Dr. Holger Schüttrumpf

RWTH Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Mies-van-der-Rohe-Straße 17
52056 Aachen

Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN

Frühwarnsysteme im Erdmanagement

See- und Ästuardeiche zählen zu den wichtigsten Küstenschutzanlagen in Deutschland und ein Versagen der Bauwerke hat meist schwerwiegende Konsequenzen zur Folge. Überflutungen in niedrig gelegenen Küstengebieten forderten in den vergangenen Jahren weltweit eine hohe Anzahl an Menschenleben und verursachten große wirtschaftliche Schäden. Allein in Deutschland schützen Seedeiche mit einer Gesamtlänge von 1.200 km mehr als 2,4 Millionen Menschen in den Küstengebieten Niedersachsens, Schleswig-Holsteins, Bremens, Hamburgs und Mecklenburg-Vorpommerns. Ein frühzeitiges Erkennen von Gefahren und das rechtzeitige Verhindern eines möglichen Deichversagens sind elementar, um einen zuverlässigen Küstenschutz zu ermöglichen.

Bestehende Frühwarnsysteme für Sturmfluten und Hochwasserereignisse berücksichtigen lediglich die Vorhersage von Wasserständen, während zusätzliche Belastungsgrößen wie Wind- und Wellenangriff sowie der Zustand der Hochwasserschutzanlagen selber nicht einfließen. Es ist jedoch bekannt, dass es infolge des zeitgleichen Eintretens mehrerer Belastungen oder durch Vorschädigungen des Bauwerks bereits vor Eintritt des Bemessungsereignisses zu einem frühzeitigen Versagen der Schutzanlagen kommen kann. Vor Gefährdungen infolge eines solchen Ereignisses kann derzeit nicht rechtzeitig gewarnt werden.

Ziel des Forschungsvorhabens EarlyDike ist die Entwicklung eines sensor- und risikobasierten Frühwarnsystems am Beispiel von Seedeichen, welches mehrere Belastungsgrößen (z. B. Wasserstand, Wind und Wellen) sowie die Widerstandsfähigkeit des Bauwerks umfasst. Zur Berücksichtigung der zusätzlichen Belastungsgrößen werden ein System zur Wasserstandsvorhersage auf Basis eines empirischen Sturmflutmodells und ein hydrodynamisches Modell zur Vorhersage der Wellenbelastung an der Küstenschutzlinie aufgebaut. Das Monitoring für Seedeiche erfolgt unter Nutzung von intelligenten Geotextilien. Die Geotextilien sind mit Sensoren zur Bestimmung von Druck und Verformung sowie Bodenfeuchte ausgestattet, wodurch eine kontinuierliche Bewertung der Deichstabilität ermöglicht wird. Über den Aufbau eines GeoPortals werden dem Endnutzer die neugewonnenen, zuverlässigen Echtzeitdaten zum Zustand des Bauwerks und zu allen äußeren Belastungen direkt zur Verfügung gestellt. Auf Grundlage dieser Daten kann unter Einbeziehung aller relevanten Prozesse rechtzeitig gewarnt und im Katastrophenfall ein effektives Katastrophenmanagement durchgeführt werden.

In fünf Teilprojekten sind insgesamt sechs Forschungsinstitutionen am Vorhaben beteiligt. Darüber hinaus erfolgt die Einbeziehung von Partnern aus Verwaltung und Industrie, die einen erfolgreichen Wissenstransfer und die Implementierung der Forschungsergebnisse in die Praxis ermöglichen.