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Westerhaus, Malte: Dams and Seismicity - Technologien für den sicheren und effizienten Betrieb von Wasserreservoiren (DAMAST)

Förderung: BMBF – Client II

Laufzeit: 01.05.2019 – 30.04.2022

Koordination: Frank Schilling (AGW), Birgit Müller (AGW)

Mitantragsteller, Leiter Teilprojekt Deformationsmessungen

Hauptzielsetzung ist, die Gefährdungen an Wasserreservoiren systematisch und effizient zu reduzieren und einen nachhaltigen, effizienten Betrieb langfristig zu ermög­lichen. Die Ergebnisse sollen für eine erhöhte Sicherheit beim Neubau von Stauanlagen führen. Am Beispiel des Enguri-Staudamms in Georgien soll die Wirkung der Überlagerung von Extremereignissen (Starkniederschlag, Seis­mizität, Hang­­rutschungen) berücksichtigt und quantitativ beschrieben werden. 1977 wurde der Enguri-Stau­damm entsprechend des Stands der Technik verlässlich und sicher geplant und erstellt. Starkniederschlagereignisse und langsame, aber auch plötzliche auftretende Sediment­verlagerung wurden bisher nicht berücksichtigt. Im Projekt sollen für folgende Schwerpunkte ein besseres Prozessverständnis entwickelt und mögliche Schlüssel­parameter identifiziert werden, um heutigen Herausforderungen zu begegnen und einen sicheren und effizienten Betrieb zu ermöglichen.

  1. Entwicklung von Modellszenarien und Definition von Schlüsselparametern (räumlich-zeitliche Entwicklung der Seismizität, Deformation, Niederschlag), um Betriebseffizienz bezgl. induzierter und natürlicher Seismizität inkl. Kaskadeneffekte (Starkniederschlag, Hangrutschung) vorherzusagen und Überwachungsmaßnahmen abzuleiten:
      1. Aufsetzen eines modularen Überwachungskonzeptes (Fernerkundungsmethoden, Bohrloch­mes­sungen, Struktur-Überwachung) und methodische Entwicklungen der Daten­auswertung als Basis für Frühwarnsysteme für Staumauern und Hänge.
      2. Entwicklung von Konzepten für sicheren und effizienten Reservoirbetrieb für unter­schiedliche Szena­rien (Erstbefüllung, unterschiedliche Sedimentationsraten, signifikante Ver­ringerung des Wasserstands und Wiederbefüllung nach Reparatur­arbeiten).
      3. Entwicklung eines übertragbaren Tools für Sedimenteintrags-Abschätzung und Verlandungsprognose mit Fokus auf alpine und seismische aktive Regionen. Bisher ist der Erddruck aus Sedimenten nicht Teil der Standardbemessung von Stauanlagen. Dieses Tool schafft die Grundlagen für eine Berücksichtigung des statischen und dynamischen Erddrucks auf die Bemessung zukünftiger Stauanlagen.
  2. Strukturüberwachung und Analyse der definierten Schlüsselparameter. Aufbau und Durch­führung eines hochauflösenden seismischen Monitorings und Kopplung des seismischen Moni­­torings mit Deformationsmessungen (betriebsbedingt und natürlich) des Dammbau­werkes und der umliegenden Hänge sowie mit weiteren Parametern (Niederschlag, Sedimen­tations­eintrag, etc.). Das umfangreiche Monitoring soll insbesondere Beispiel sein für sinnvolle Monitorkonzepte bei Stauanlagen in tektonisch aktiven Gebieten.
  3. Konzeption eines modularen Frühwarnsystems, indem eine Gefährdungsanalyse für verschiedene Extremereignisse bzw. kritische Wirkfaktoren an dem Stausee erfolgt und Informationen aus den aufgebauten Überwachungssystemen hinsichtlich der relevanten Schlüsselparameter integriert werden. Am Ende dieser Projektphase soll aus dem Prozessverständnis und den Ergebnissen des Monitorings hervorgehen, ob und wie ein verbessertes Risiko­management inklusive entscheidungsunterstützendes Frühwarnsystem bis Ende Phase III umgesetzt werden kann.