EarlyDike – Sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem für

EarlyDike – Sensor‐ und risikobasiertes Frühwarnsystem für Seedeiche Motivation 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 Küsten‐
gebieten forderten in den vergangenen Jahren weltweit eine hohe Anzahl an Menschenleben und verursach‐
ten 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, Bre‐
mens, Hamburgs und Mecklenburg‐Vorpommerns. Ein frühzeitiges Erkennen von Gefahren und das rechtzei‐
tige Verhindern eines möglichen Deichversagens sind demzufolge elementar um einen zuverlässigen Küsten‐
schutz zu ermöglichen. Bestehende Frühwarnsysteme für Sturmfluten und Hochwasserereignisse berücksichtigen lediglich die Vor‐
hersage 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 zeit‐
gleichen 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. Zielsetzung Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines sensor‐ und risikobasierten Frühwarnsystems, wel‐
ches mehrere Belastungsgrößen (z. B. Wasserstand, Wind und Wellen) sowie die Widerstandsfähigkeit des Bauwerks berücksichtigt. Am Beispiel von Seedeichen soll der Aufbau eines GeoPortals erfolgen, welches dem Endnutzer zuverlässige Echtzeitdaten zum Zustand des Bauwerks und zu allen äußeren Belastungen zur Verfügung stellt. Auf Grundlage dieser Daten kann unter Einbeziehung aller relevanten Prozesse rechtzeitig gewarnt und im Katastrophenfall ein effektives Katastrophenmanagement durchgeführt werden. Das Forschungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und läuft über einen Zeitraum von 36 Monaten. In fünf Teilprojekten sind insgesamt sechs Forschungsinstitutio‐
nen am Vorhaben beteiligt. Darüber hinaus erfolgt die Einbeziehung von Partnern aus Verwaltung und Indust‐
rie, die einen erfolgreichen Wissenstransfer und die Implementierung der Forschungsergebnisse in die Praxis ermöglichen. Projektpartner Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTH Aachen University (IWW) www.iww.rwth‐aachen.de Institut für Textiltechnik
RWTH Aachen University (ITA) www.ita.rwth‐aachen.de Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) www.baw.de Institut für Wasserbau Technische Universität Hamburg‐Harburg (TUHH WB) www.tuhh.de/wb/ Forschungsinstitut Wasser und Umwelt Universität Siegen (fwu) www.uni‐siegen.de/fb10/fwu/wb/ Geodätisches Institut
RWTH Aachen University (gia) www.gia.rwth‐aachen.de 1
Teilprojekte Arbeiten am Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der RWTH Aachen University (IWW) Am IWW erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) die Entwicklung eines Deichmonitors und ‐simulators. Zunächst werden die Anforderungen für ein umfangrei‐
ches Monitoringkonzept für Seedeiche ermittelt, um hieraus ein Messkonzept für intelligente Geotextilien abzuleiten. In der Versuchshalle des IWWs werden die intelligenten Geotextilien in einen Modelldeich einge‐
baut und in physikalischen Versuchen getestet und validiert. Über ein spezielles Sensorgarn, welches mittels Sticktechnik in die Geotextile integriert wird, können Messgrößen wie Druck, Verformung und Bodenfeuchte aufgenommen werden. Die aufgenommenen Daten werden so analysiert und verarbeitet, dass sie schließlich in das GeoPortal eingespeist werden können und jederzeit Rückschlüsse auf den Zustand des Deiches zulas‐
sen. Nach Absolvierung der Modellversuche ist weitergehend der Einbau in eine Teststrecke entlang der deutschen Nordseeküste geplant. Ein weiteres am IWW angesiedeltes Teilprojekt hat den Aufbau eines Überflutungssimulators zum Ziel. Auf Grundlage von Einwirkens‐Versagensfunktionen werden Deichversagenswahrscheinlichkeiten berechnet. Hier sollen sowohl die in den physikalischen Versuchen (und später auf der Teststrecke) gewonnenen Informatio‐
nen zum Zustand des Deiches als auch Daten aus den anderen Teilprojekten (Wasserstände und Wellenbelas‐
tungen) in Echtzeit einfließen. Anschließend werden in einer numerischen, hydrodynamischen Analyse Über‐
flutungsgebiete berechnet. Für beide Schritte kann die am Institut entwickelte Software PROMAIDES zum Ein‐
satz kommen, die jedoch für Echtzeitsimulationen erweitert werden muss. Auch die anschließende Trans‐
formation der hydraulischen Parameter in Konsequenzen für Personen und Werte (Schadenspotentiale) kann in PROMAIDES erfolgen. Über eine Verbindung zum GeoPortal können diese Informationen dem Endnutzer direkt zur Verfügung gestellt werden. So lassen sich ortsspezifische Gefährdungen ermitteln, Warnungen rechtzeitig herausgeben und Maßnahmen zur Katastrophenvorsorge ergreifen. Zeitraum Projektbeginn: 1. Juni 2015 Laufzeit: 36 Monate
Förderkennzeichen: 03G0847A
Förderträger Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Kontakt RWTH Aachen University Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Mies‐van‐der‐Rohe‐Straße 17 52056 Aachen Univ.‐Prof. Dr.‐Ing. Holger Schüttrumpf (Projektkoordinator) Tel.: +49(0)241 80 25262 [email protected]‐aachen.de
Dipl.‐Wirtsch.‐Ing. Christian Grimm (Organisation) Tel.: +49(0)241 80 25266 [email protected]‐aachen.de
Verena Krebs, M.Sc. RWTH (Inhaltliche Bearbeitung) Tel.: +49(0)241 80 25756 [email protected]‐aachen.de 2

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