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.
- 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:
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- Aufsetzen eines modularen Überwachungskonzeptes (Fernerkundungsmethoden, Bohrlochmessungen, Struktur-Überwachung) und methodische Entwicklungen der Datenauswertung als Basis für Frühwarnsysteme für Staumauern und Hänge.
- Entwicklung von Konzepten für sicheren und effizienten Reservoirbetrieb für unterschiedliche Szenarien (Erstbefüllung, unterschiedliche Sedimentationsraten, signifikante Verringerung des Wasserstands und Wiederbefüllung nach Reparaturarbeiten).
- 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.
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- 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.
- 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.