Küstenschutzbauwerke, wie z.B. Deiche und Hochwasserschutzwände, haben die Aufgabe das Hinterland vor Überflutungen zu schützen. Für die Ausführungsplanung sind Erkenntnisse über den Wellenüberlauf, der die häufigste Ursache für Deichversagen darstellt, von großer Bedeutung. In dieser Arbeit werden die im Wellenbecken des Franzius-Instituts in Hannover durchgeführten physikalischen Versuche vorgestellt. Dabei wurde ein unidirektionales Seegangsspektrum generiert um das Überlaufverhalten der Wellen auf eine senkrechte und eine geneigte Hochwasserschutzwand in Abhängigkeit variierender Freibordhöhen zu untersuchen. Die Messergebnisse wurden schließlich mit Bemessungsformeln gemäß Eurotop Manual verglichen und analysiert.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 Allgemeines
1.2 Aufbau der Arbeit
2 STAND DER WISSENSCHAFT
2.1 Allgemeines
2.2 Theoretische Grundlagen
2.2.1 Bemessungsformeln für geneigte Oberflächen gemäß EurOtop Manual
2.2.2 Bemessungsformeln für rein vertikale Wände gemäß EurOtop Manual
2.2.3 Bemessungsformeln für zusammengesetzte vertikale Wände gemäß EurOtop Manual
3 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFÜHRUNG
3.1 Versuchsaufbau
3.1.1 Bauwerksgeometrien
3.2 Versuchsdurchführung
3.2.1 Messtechnik
4 AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE
4.1 Wellen- und Reflexionsanalyse
4.1.1 Spektralanalyse
4.2 Ermittlung der Überlaufmenge
4.3 Darstellung der Messergebnisse
5 DISKUSSION DER ERGEBNISSE
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Wellenüberlaufverhalten an Küstenschutzbauwerken, insbesondere an Deichen mit aufgesetzten vertikalen und geneigten Wänden, um praxisrelevante Parameter für die Ausführungsplanung abzuleiten und diese mit den Berechnungsformeln des EurOtop Manuals zu vergleichen.
- Analyse des Einflusses von geneigten Hochwasserschutzwänden auf den Wellenüberlauf
- Durchführung physikalischer Modellversuche im Wellenbecken mit unidirektionalem Seegang
- Untersuchung des Überlaufverhaltens in Abhängigkeit von variierenden Freibordhöhen
- Vergleich der experimentellen Messergebnisse mit den Bemessungsformeln gemäß EurOtop Manual
Auszug aus dem Buch
3.1 Versuchsaufbau
Für die Simulation eines unidirektionalen Seegangs wurde ein 8,7 m langer und 0,8 m breiter Kanal, entsprechend der Breite zweier Wellenblättern, in das Wellenbecken eingebaut. In Abb. 3.1 wird das Versuchsmodell im Wellenbecken des Franzius-Instituts sowohl in der Seiten- als auch in der Draufsicht gezeigt.
Die Bauwerksgeometrien, die in Kapitel 3.1 genauer beschrieben werden, befinden sich in etwa 7,2 m Entfernung zur Wellenmaschine. Angrenzend an den Kanal wurde ein etwa 90 cm langer Überlaufbehälter, der durch ein mit Löchern versehenes Holzbrett in zwei Bereiche eingeteilt ist, montiert. Während im vorderen Abschnitt des Behälters eine Pumpe platziert wurde, befindet sich im circa 20 cm langen hinteren Teil der sogenannte WAFO, dessen Funktionsweise in Kapitel 3.2.1 näher erläutert wird. Zur Erfassung der Oberflächenauslenkung der generierten Wellen wurden insgesamt sechs Wellenpegel eingesetzt.
Drei dieser Pegel, die in Abb. 3.2 als WP1, WP2 und WP3 gekennzeichnet sind, wurden in einem vorher ermittelten Abstand gemäß der Drei-Pegel-Methode nach Mansard und Funke (1980) eingebaut und zur Reflexionsanalyse verwendet. Die Mansard-und-Funke-Methode ist eine Erweiterung des Ansatzes von Goda und Suzuki und kann durch die zusätzlichen Informationen des dritten Pegels den mittleren quadratischen Fehler zwischen der gemessenen Oberflächenauslenkung und dem Ergebnis der Anpassung minimieren. Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist, dass die Sensibilität der Reflexionsanalyse gegenüber Rauschen reduziert wird. Analog zum vorangegangenen Ansatz weist die Drei-Pegel-Methode Singularitäten auf. Vor allem wenn sich die Wellenpegel nicht im gleichen Abstand zueinander befinden, ist das Auftreten von Singularitäten sehr komplex und wird in Isaacsen (1991) näher erläutert (Payne, 2008).
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Diese Einleitung erläutert die Bedeutung des Schutzes des Hinterlandes durch Küstenschutzbauwerke und legt die Zielsetzung der wissenschaftlichen Studie zur Analyse des Wellenüberlaufs fest.
2 STAND DER WISSENSCHAFT: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über relevante Wellenüberlaufarten, Einflussfaktoren und die Bemessungsformeln für verschiedene Geometrien gemäß dem aktuellen EurOtop Manual.
3 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFÜHRUNG: Hier werden der Aufbau der Modellversuche im Wellenbecken, die untersuchten Geometrien sowie die eingesetzte Messtechnik und die Durchführung der Versuchsreihen detailliert beschrieben.
4 AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE: Dieses Kapitel präsentiert die durchgeführte Wellenanalyse, die Ermittlung der Überlaufmengen sowie die grafische und tabellarische Darstellung der Messergebnisse.
5 DISKUSSION DER ERGEBNISSE: Die Ergebnisse werden interpretiert, insbesondere im Vergleich zwischen den experimentell gewonnenen Werten und den theoretischen Bemessungsansätzen des EurOtop Manuals.
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK: Das letzte Kapitel fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und bietet einen Ausblick auf notwendige weiterführende Untersuchungen im Bereich der Küstenschutzbauwerke.
Schlüsselwörter
Wellenüberlauf, Freibordhöhe, Modellversuche, Hochwasserschutzwände, Küstenschutz, EurOtop Manual, physikalische Untersuchungen, Seegang, Wellenreflexion, Geometrie, Hydromechanik, Wasserstand, Bauwerksgeometrie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen Untersuchung des Wellenüberlaufprozesses an Küstenschutzbauwerken, insbesondere an Deichen, die mit vertikalen oder geneigten Hochwasserschutzwänden ausgestattet sind.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die experimentelle Bestimmung von Wellenüberlaufmengen, der Einfluss unterschiedlicher Bauwerksgeometrien auf das Überlaufverhalten und die Validierung der Ergebnisse durch Vergleich mit den Standards des EurOtop Manuals.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, praxisrelevante Erkenntnisse und Parameter für die Ausführungsplanung von Sturmflutschutzwänden zu gewinnen, wobei ein besonderer Fokus auf dem Einfluss geneigter Wände liegt.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurden physikalische Modellversuche im Wellenbecken des Franzius-Instituts durchgeführt, bei denen ein unidirektionales Seegangsspektrum generiert und das Verhalten bei variierenden Freibordhöhen gemessen wurde.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden der Versuchsaufbau, die geometrischen Details der Bauwerksmodelle, die Messtechnik sowie die detaillierte Auswertung und Diskussion der gewonnenen Messdaten dargestellt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlagwörter sind Wellenüberlauf, Freibordhöhe, Modellversuche, Hochwasserschutzwände und EurOtop Manual.
Wie unterscheidet sich die Geometrie 2 von Geometrie 1?
Die erste Geometrie besteht aus einer senkrechten Hochwasserschutzwand mit eingetauchter Berme, während die zweite Geometrie zusätzlich eine um 10° geneigte Hochwasserschutzwand aufweist.
Warum traten im Versuch Querschwingungen auf?
Die Querschwingungen im Kanal waren auf unzureichende Absorption oder Geometrie-Effekte zurückzuführen, die eine Beschränkung des Seegangsspektrums erforderlich machten, um einen Notstopp der Wellenmaschine zu vermeiden.
- Citar trabajo
- Olga Glöckner (Autor), 2012, Untersuchungen zum Wellenüberlauf an Deichen mit aufgesetzten senkrechten und geneigten Wänden, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/425592
