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Vorgehensweise bei der Planung und Bemessung von technisch-biologischen Ufersicherungen nach DWA-Merkblatt

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Ufersicherungen verhindern natürliche Laufverlagerungen und erfolgen mit verschiedenen Uferverbautypen. Der Vortrag behandelt Maßnahmen mit Pflanzen und Steinschüttung unter Berücksichtigung des DWA-Merkblattes.

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Vorgehensweise bei der Planung und Bemessung von technisch-biologischen Ufersicherungen nach DWA-Merkblatt

  1. 1. www.baw.de Vorgehensweise bei der Planung und Bemessung von technisch-biologischen Ufersicherungen nach DWA-Merkblatt Petra Fleischer, BAW, Referat Erdbau- und Uferschutz ?? 21.11.2013
  2. 2. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 2 Vorgelagerte Maßnahme im Bereich der Uferzone (Platzbedarf!) „Passiver“ Uferschutz Uferschutzmaßnahme im unmittelbaren Böschungsbereich „Aktiver“ Uferschutz Reduzierung der Belastungen im Bereich der Uferböschung >> ggf. Verzicht auf Maßnahme im Böschungsbereich (Vorträge Krauß, Weber) Bauweisen entsprechend Steckbriefen (Vortrag Stowasser) Bemessung Vorgehensweise im Merkblatt Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013
  3. 3. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Lose Wasser- bausteine ?? Aufgabenstellung: Planung einer Ufersicherung mit Pflanzen Istzustand MW Ziel: Ökologische Aufwertung des Uferbereichs unter Gewährleistung des Uferschutzes Seite 3 (Beispiel Versuchsstrecke Rhein)
  4. 4. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 4 WormsWorms Versuchsstrecke: Rhein,km 440,6 bis km 441,6 Rechtes Ufer (BAW, BfG, WSA Mannheim)(BAW, BfG, WSA Mannheim) (Vorträge Hannig, Stowasser, Schilling)(Vorträge Hannig, Stowasser, Schilling)
  5. 5. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 5 „Grundlagen zur Bemessung von Böschungs- und Sohlensicherungen“ (2004/ 2010) (GBBSoft) Ermittlung der hydraulischen Belastungen, Bemessung von Schüttsteindeckwerken Auswahl und Dimensionierung einer Ufersicherung mit Pflanzen
  6. 6. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 6 Übersicht: Vorgehensweise (Kap. 9, DWA-Merkblatt) 1. Rechtliche Rahmenbedingungen (Ausbau/ Unterhaltung) 2. Hydrologische, technische, sozio-ökonomische Randbedingungen (Gewässer, Ufergeometrie, Baugrund, Belastungen, Nutzungen, …) 3. Ökologische Anforderungen (Zielvegetation, Besiedlungspotenzial) 4. Bemessungsstandards (Anforderungen an Uferstabilität) 5. Notwendigkeit und Umfang einer Ufersicherungen (GBBSoft); Möglichkeiten zur Reduzierung der Uferbelastungen 6. Auswahl und Dimensionierung einer technisch-biologischen Ufersicherung 7. Anordnung zusätzlicher Strukturelemente (z.B. Totholz)
  7. 7. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 7 2. Hydrologische, technische, sozio-ökonomische Randbedingungen (Gewässer, Ufergeometrie, Baugrund, Belastungen, Nutzungen, …) (Kapitel 4) Gewässer- charakteristik Uferexposition, Böschungs- neigung Baugrund, ggf. vorhandene Ufersicherung Maßgeben- de Wasser- stände Belastungen infolge Schifffahrt Belastungen infolge natürl. Strömung -Kanal/ Fluss (staugeregelt, freifließend), Seenartige Erweiterung -Prallhang/ Gleithang -Böschungsneigung -Böschungshöhe -Beschattung -Bodenarten -Schichtung -Boden- kennwerte (Φ‘, c‘, kf…) -Konstante/ schwankende Wasserstände -NW, MW, HSW, HW, … -Hydraulische Belastungsgrößen am Ufer (Wellen, Absunk, Strömung) -Porenwasserüber- drücke im Boden -Strömungsge- schwindigkeiten, -Schubspannungen am Ufer (Berücksichtigung Hochwasserabfluss) Flächen- verfügbarkeit, Nutzung Belastungen infolge Wind -Hydraulische Belastungs- größen am Ufer (Wellen) -terrestrisches und aquatisches Raument- wicklungs- potential Kap. 4.6Kap. 4.1 Kap. 4.1 Kap. 4.2 Kap. 4.4Kap. 4.3 Kap. 4.5 Kap. 4.5 Hydrologische und technische Randbedingungen (Bild 54) Ortsbesichtigung!
  8. 8. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 8 Rhein-km 441.250, rechtes Ufer (Einmaß 2009) 80 82 84 86 88 90 92 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 Rechtswert [m] Höhe[mNN] GLW MI/ HSWI MII/ HSWII ca. 6 m - Hochwasserbelastung - Starke Wasserspiegel- schwankungen MW - Längere Niedrig- und Hochwasserperioden Maßgebende Wasserstände Höchster schiffbarer Wasserstand
  9. 9. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 9 Böschungsgeometrie und Baugrund Bodentyp 1 (2) Ф’ = 35° C‘ = 0 γ/ γ‘ = 19/ 11 kN/m3 k = 5·10-4 m/s (BT 1) k = 5·10-5 m/s (BT 2)
  10. 10. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 10 km 440,600 km 441,600 Fahrrinnenbereich Fahrrinnenbereich Rechtes Ufer Rechtes Ufer Gewässer- charakteristik 440,6 441,6 Freifließender Fluss > Übergang vom Prallhang zum Gleithang (Belastungen infolge natürlicher Strömung) (km 440,92) (km 441,55)
  11. 11. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 11 (7 Tage, August 2009)Belastungen infolge Schifffahrt (Messung) Lage der Fahrrinne/ Uferabstände Flottenstruktur Ca. 120 Schiffe pro Tag Grundlage für Berechnungen der hydraulischen Uferbelastungen (GBB-Soft) (Vortrag Söhngen)
  12. 12. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 12 Sozio-ökonomische Bedingungen Hochwasserschutz Hochwasserneutralität! Anforderungen an die Uferstabilität (Lage der Deiche) Anforderungen an neue Ufersicherungen (keine Behinderung des Hochwasserabflusses) Restriktionen Abstimmungsbedarf! Flächenverfügbarkeit? Freizeit, Erholung (Angler) Infrastruktur, Siedlungen Landwirtschaft Wasserwirtschaft Energiegewinnung
  13. 13. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 13 3. Ökologische Anforderungen (Zielvegetation, Besiedlungspotenzial) Besiedlungspotenzial? Zielvegetation? Ökologische Defizite? Ökologische Zielstellung? Vorträge Wolter, Sundermeier Auswahl der Uferschutz- maßnahme (Unterhaltung)
  14. 14. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Bemessungs- standard I Bemessungs- standard II Bemessungs- standard III Uferverformungen in größerem Umfang zugelassen oder erwünscht Uferverformungen in begrenztem Umfang zulässig Gewährleistung der Uferstabilität ohne Abstriche (WSV-Standard) Verzicht auf Ufer- sicherung oder abgeminderte Anforderungen Abgeminderter WSV- Standard, z.B. 0,9 vkrit, ggf. Orientierung am vorhandenen Sicherheitsniveau Bereiche ohne Sicherheitsrelevanz, keine HW-Schutzfunktion, verfügbare Flächen, größerer Materialeintrag in Fahrrinne zulässig Bereiche ohne Sicherheitsrelevanz, keine HW-Schutzfunktion, verfügbare Flächen, größerer Materialeintrag in Fahrrinne zulässig Sicherheitsrelevante Bereiche mit ufernaher Bebauung, direkter HW-Schutzfunktion, Materialeintrag in Fahrrinne unzulässig Bereiche ohne sicherheitsrelevante Bebauung, ohne direkte HW-Schutzfunktion, wenige Schiffsbewegungen, alter Standard ausreichend Unterhaltungsbedarf! Ufernahe Fahrt 0,97 vkrit (GBB) (Vortrag Söhngen) Seite 14 4. Festlegung Bemessungsstandards (Anforderungen an Uferstabilität)
  15. 15. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 5. Prüfen - Notwendigkeit und Umfang einer Ufersicherungen (GBB); Möglichkeiten zur Reduzierung der Uferbelastungen Gesamtstand- sicherheit (DIN 4084, DIN 1054) Lokale Sicherheit gegen Abgleiten (GBB) Porenwasserüberdruck infolge Wasserspiegelabsunk Lokale Sicherheit gegen hydrodynamische Bodenverlagerung (GBB) Oberflächenerosion (äußere Erosion) (GBB, DWA-Merkblatt) Strömungsgeschwindigkeiten, Wellenhöhen Innere Erosion/Kontakterosion (Filterstabilität) MAK, MAG, MMB (neu) Erforderliches Flächengewicht Erosionsschutz Seite 15
  16. 16. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 16 Bild 44 Keine Flächenlast erforderlich
  17. 17. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Lokale Standsicherheit nur mit einem Flächen- gewicht gewährleistet Kein Flächengewicht erforderlich Oberflächenerosion? Beispiel: Rhein km 440,92 und 441,55 (0,97 vkrit)(0,90 vkrit) (0,97 vkrit)(0,90 vkrit) Seite 17
  18. 18. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 18 Schutz vor Oberflächenerosion erforderlich!
  19. 19. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 6. Auswahl und Dimensionierung einer technisch-biologischen Ufersicherung Welche Bauweisen erfüllen die Sicherheit gegenüber Oberflächenerosion? - 7 Begrüntes Kammerdeckwerk - 9/ 10 Begrünte Steinschüttung - (6 Begrünter Geotextilkörper) Mit einem Flächengewicht, das einer 16 cm (30 cm) dicken Steinschüttung entspricht - 1 Röhrichtmatte - 2/3 Begrünte Böschungsschutzmatte - 4 Flechtzaun - 5 Faschine auf Lagenbauten - 8 Spreitlagen (Vortrag Stowasser) Technische Kriterien Seite 19
  20. 20. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 20 Zulässige Belastungen hinsichtlich Oberflächenerosion (Tab. 5) (Vortrag Söhngen) ( ) (Vortrag Söhngen) √ Km 440,92: - 7 Begrüntes Kammerdeckwerk - 9/ 10 Begrünte Steinschüttung Mit einem Flächengewicht, das einer 16 cm (30 cm) dicken Steinschüttung entspricht √
  21. 21. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 21 Zulässige Belastungen hinsichtlich Oberflächenerosion (Tab. 5) ( ) √ (Vortrag Söhngen)
  22. 22. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 22 ( ) - 1 Röhrichtmatte - 3 Begrünte Böschungsschutzmatte - 5 Faschine auf Lagenbauten - 8 Spreitlagen √ √ √ √
  23. 23. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 23 Maßnahmen nach technischen Kriterien (a) und (b): - 1 Röhrichtmatte - 3 Begrünte Böschungsschutzmatte - 5 Faschine auf Lagenbauten - 8 Spreitlagen - 7 Begrüntes Kammerdeckwerk - 9/ 10 Begrünte Steinschüttung (d) Ökologische Kriterien (Ökologische Wirksamkeit) - noch in Bearbeitung (e) Eignungshinweise aus praktischen Erfahrungen (z.B. Versuchsstrecke) (c) Ingenieurbiologische Kriterien (Erfahrungen an Fließgewässern)
  24. 24. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 24 Matrix zur qualitativen Bewertung der Bauweisen km 441,55 km 440,92 Seite 24 (c) Ingenieurbiologische Kriterien (Erfahrungen an kleineren Fließgewässern)
  25. 25. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 25 (c) Ingenieurbiologische Kriterien (Erfahrungen an kleineren Fließgewässern) Tab. 9 Gute Übereinstimmung x
  26. 26. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 26 (c) Ingenieurbiologische Kriterien (Erfahrungen an kleineren Fließgewässern) Tab. 9 BW 5: Faschine auf Lagenbauten
  27. 27. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 27 (e) Eignungshinweise aus praktische Erfahrungen (Versuchsstrecke) 1 - Röhrichtmatte 3 - Begrünte Böschungsschutzmatte Hinweis in Steckbriefen (Anhang A5): Maßnahmen 1 und 3 an Flüssen mit großen Wasserspiegelschwankungen, länger andauernder Überstauung und hohen bis mittleren Belastungen nicht anwendbar 8 - Spreitlage Gute Erfahrungen bei mittleren Belastungen und flachen Böschungsneigungen (anwendbar)
  28. 28. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 28 Ergebnisse: 8: Weidenspreitlage 7: Begrüntes Kammerdeckwerk 9/ 10: Begrünte Steinschüttung - Ausreichendes Flächengewicht - Sicherheit gegenüber Oberflächenerosion - Filterstabiler Aufbau Ökologische Kriterien?
  29. 29. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 29 Ergebnisse: 8: Weidenspreitlage 7: Begrüntes Kammerdeckwerk 9/ 10: Begrünte Steinschüttung Versuchs- strecke Rhein: Weidenspreitlagen Keine Ufersicherung
  30. 30. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 30 Ergebnisse: 8: Weidenspreitlage 7: Begrüntes Kammerdeckwerk 9/ 10: Begrünte Steinschüttung Fazit: - Derzeitige Vorgehensweise nach Merkblatt auf der sicheren Seite! - Für praktische Anwendungen zum jetzigen Kenntnisstand geeignet. - Erfahrungen mit Merkblatt und weitere Forschung – Überarbeitung!
  31. 31. Vorgehensweise nach DWA-Merkblatt Geotechnik · G4 · Petra Fleischer · 21. November 2013 Seite 31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen??

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