Belastungstests an einer vertikalen Sturmflutmauer auf einem Deich infolge Wellenüberlauf

Seedeiche werden entlang der belgischen Küste gebaut und unterhalten, um gefährdete Küstenabschnitte sowie die Bevölkerung im Hinterland vor Sturmfluten zu schützen. Dennoch besteht die Möglichkeit, dass diese Deiche infolge extremer Sturmflutereignisse überspült werden können, was zu einer Überflutung der Städte führen kann.

Aus diesem Grund werden Untersuchungen bezüglich der Auswirkungen einer Sturmflutwand auf der Deichkrone angestellt, um infolge dieser Maßnahme die Deiche zu ertüchtigen und entsprechend die Überlaufmenge des Wassers zu reduzieren.

In der Vergangenheit wurde bereits intensive Forschung hinsichtlich der Auswirkungen brechender Wellen auf Küstenschutzwerke durchgeführt. Studien bezüglich der Einwirkungen infolge Wellenüberlauf sind bisher jedoch wenig angestellt worden.

Demzufolge wurde ein Versuchsprogramm besteht aus regelmäßige Wellen als auch aus unregelmäßigen Seegang (JONSWAP-Spektrum) von der Universität Ghent aufgestellt, um Einwirkungen auf diese Sturmflutwand infolge Wellenüberlauf im Großen Wellenkanal (GWK) untersuchen zu können. Für diese Versuche wurde ein Deich im Originalmaßstab 1:1 in den Wellenkanal eingebaut mit einer Deichkronenhöhe von 6,50 m und einer Deichkronenlänge von 10 m. Zwei Sturmflutwände mit 1,7 x 0,5 m und 0,5 x 1,7 m wurden auf der Deichkrone errichtet (Abb. 1). Es wurden in dem Testprogramm Wasserstände von 4,5 m und 5,5 m vorgesehen bei einer Wellenperiode T_p von 12 s.

Vom Forschungszentrum Küste wurde hinsichtlich der Messtechnik ein vollständig eingerichteter Deich zur Verfügung gestellt mit Wellenpegeln, Drucksensorik, Geschwindigkeitsmessern (Propellermessung) und Dickenmessung des überlaufenden Wasserschicht. An den Sturmflutwänden wurden von der Universität Ghent Kraft- und Druckmesssensoren installiert (Abb. 2).

 Hauptaugenmerk lag bei diesen Untersuchungen auf 3 Messarten:

• Kraft- und Druckmessungen
  Vier Kraftmesszellen wurden an den Ecken und acht Druckmessdosen in einem Abstand von 20 cm in der Mitte der Sturmflutwände installiert. Zum Vergleich der Messergebnisse wurden ebenfalls Druckmessdosen des FZK neben den Druckmessdosen der Universität Ghent angebracht.

• Messung der Fließgeschwindigkeit der überlaufenden Wellen
  Drei Geschwindigkeitspropeller zur Messung der Fließgeschwindigkeit der überlaufenden Wellen wurden auf der 10 m langen Deichkrone vorgesehen.

• Fließtiefe der überlaufenden Wellen
  Mehrfache Messungen der Tiefe der Wasserschicht infolge überlaufender Wellen wurden auf der 10 m langen Deichkrone durchgeführt.

In Abbildung 3 ist das Auflaufen der Welle auf die Deichkrone nach vorangegangenem Wellenbrechen auf der Deichböschung dargestellt. Das überlaufende Wasser fließt über die horizontale Deichkrone und trifft auf die Sturmflutwände. Ein Teil dieses Wasser überströmt ebenfalls die Sturmflutwände. Der andere Teil des Wassers wird an den Wänden reflektiert und fließt zurück in den Wellenkanal, wobei beobachtet werden konnte, dass das Aufeinandertreffen der reflektierten Wassermenge mit den anschließenden einlaufenden Wellen an verschiedenen Positionen auf der horizontalen Deichkrone passiert. Hierbei wird eine Energiereduktion der einlaufenden Wellen ermöglicht.

Des Weiteren wurde auch das Volumen des überlaufenden Wassers über die Messungen der Fließtiefe und der Fließgeschwindigkeit ermittelt, um diese Ergebnisse mit den dazugehörigen Einwirkungen infolge der Wellen (Drücke und Kräfte) vergleichen zu können.