Projekt 17008/01

Untersuchungen zur naturnahen Bauweise und Dimensionierung von Schwemmholzrückhaltesperren in Wildbächen

Projektträger

Technische Universität MünchenLehrstuhl und Versuchsanstalt für Wasserbauund Wasserwirtschaft
Arcisstr. 21
80333 München
Telefon: 089/289-23160

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In den Wildbächen der Alpen treten zunehmend große Schäden infolge von Verklausungen mit Schwemmholz auf. Um die Bevölkerung zu schützen, werden einige Gewässer massiv ausgebaut. Der Rückhalt von Schwemmholz stellt demgegenüber die umweltschonendere Variante dar. Neuerdings kommen hierfür auch Seilnetze zum Einsatz, die einen besonders geringen Eingriff in die Landschaft darstellen und sehr wenig Ressourcen verbrauchen. Hinsichtlich der Dimensionierung und Konstruktion bestanden noch Unsicherheiten, die im Projekt ausgeräumt werden sollten. Es sollten Kriterien erarbeitet werden, die den Einsatzbereich der Seilnetzsperren definieren. Abschließend sollte ein Bemessungs-konzept erarbeitet werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einem ersten Teil des Projektes wurden im physikalischen Modellversuch räumliche Einflüsse auf die Wirkungsweise und Belastung der Seilnetzsperren untersucht. Dazu wurden im Modell unterschiedliche Uferneigungen eingebaut und Sperren in geraden und gekrümmten Bachabschnitten miteinander verglichen. Der nach dem Holzrückhalt entstehende Aufstau und die gesamte auf das Netz wirkenden Belastung bildeten den Schwerpunkt der Messungen in den Versuchen.
Das zweite Teilprojekt umfasste die Untersuchung der dynamischen Belastungen auf die Seilnetzsperren im Naturversuch, da diese im Modell nicht ermittelt werden können. Dazu wurde eine mit Messgeräten ausgestattete Seilnetzsperre errichtet. Die erforderliche Hochwasserwelle konnte mit Hilfe eines Grundablasses einer nahe gelegenen Staustufe erzeugt werden. Das Messprogramm umfasste vorrangig die Bestimmung der Seilkräfte in den Tragseilen und der Wasserspiegel oberhalb des Netzes wurde aus dem Vergleich Natur- und Modellversuch bestimmt. Ein Kalibrierfaktor für die Umrechnung der Modell- auf die Naturgrößen wurde erarbeitet. Abschließend wurden die Grenzen für den Anwendungsbereich der Seilnetzsperren herausgearbeitet und ein Konzept für die Konstruktion und statische Berechnung der Netze entwickelt.


Ergebnisse und Diskussion

Die Modellversuche zur Ermittlung der Einflüsse aus der Bachtopographie auf den Schwemmholzrück-halt mit Netzen bilden eine wesentliche Grundlage, um Sperrenstellen zu wählen, an denen die Kon-struktion mit geringst möglichem Aufwand errichtet werden kann. So verringern flach geneigte Ufer gegenüber steilen Ufern den Aufstau und die Gesamtbelastung. Damit reicht eine geringere Bauhöhe aus, um die Holzmenge effektiv aufzufangen, was eine Materialeinsparung zur Folge hat. Durch eine Anordnung in möglichst rauen Bachabschnitten können Lasten in die Bachsohle und die Bachufer abgetragen werden, was ebenso den Aufstau und die Gesamtbelastung auf das Netz verringert. Kurven sind nur bedingt geeignet, da starke Strömungsumlenkungen entstehen, welche die angrenzenden Ufer stark belasten. Durch Anordnung in möglichst geraden Fließstrecken können die erforderlichen Schutzmaßnah-men für die Ufer minimiert werden.
Dynamische Lasten werden nur in seltenen Ausnahmefällen maßgebend (sehr große einzelne Baumstämme in sehr schnell fließenden Bächen), die statische Belastung nach dem Rückhalt großer Holz-mengen überwiegt. Das Schwemmholz lagert sich in der Natur dichter und führt so zu einem höheren Aufstau und zu einer größeren Belastung auf das Netz als nach den Modellversuchen. Aus diesen sehr wesentlichen Erkenntnissen wurde ein Kalibrierfaktor für die Umrechnung des Aufstaus vom Modell in die Natur in Höhe von 1,15 ermittelt. Ansonsten ist die Übereinstimmung in Modell und Natur sehr gut, die zahlreichen Ergebnisse können auf die Natur übertragen werden. Die Verteilung der Belastung auf die einzelnen Tragseile folgt in guter Näherung dem Stützkraftansatz. Damit wird die Aufteilung der Ge-samtbelastung auf die einzelnen Tragseile auch durch Messungen abgesichert.

Mit dem vorgestellten Bemessungskonzept können auf der Basis einfach zu erhebender Eingangsgrößen die Abmessungen der Konstruktion einfach und schnell bestimmt werden. Im nächsten Schritt wer-den die Seile und deren Abstand untereinander dimensioniert.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Durchführung eines Workshops Naturversuch: Schwemmholzrückhalt mit Netzen am 09.10.2001 in Halblech, Ostallgäu;
8 min Fernsehbeitrag am 21.10.2001 im Bayerischen Rundfunk;
ca. 18 min Videofilm über die Modell- und Naturversuche im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft


Fazit

Die Eignung von Seilnetzsperren zum Rückhalt von Schwemmholz in Wildbächen konnte eindrucksvoll unter Beweis gestellt werden. Mit dem erarbeiteten innovativen Bemessungskonzept, das voll von den Versuchsergebnissen abgesichert ist, wird dem betroffenen Planer eine fundierte Grundlage für die Konstruktion und Bemessung derartiger Bauwerke an die Hand gegeben. Damit wurde ein wesentlicher Beitrag geleistet, um diese ressourcensparende und landschaftsschonende und innovative Bauweise für einen weiteren Anwendungskreis zu öffnen. Es werden Hinweise zu geeigneten Sperrenstellen gegeben. Damit wird gewährleistet, dass der Aufwand für den Bau vergleichsweise gering gehalten werden kann.

Übersicht

Fördersumme

97.325,43 €

Förderzeitraum

29.09.2000 - 30.07.2002

Internet

www.tum-vao.de

Bundesland

Bayern

Schlagwörter

Ressourcenschonung
Umwelttechnik