Experimentelle Untersuchung des Prozessverhaltens von Backward Erosion Piping in Deich- und Dammgründungen (X-BEP)
Inhaltsverzeichnis
Kurzbeschreibung
Überflutungen durch Hochwasser stellen weltweit eine zunehmende Bedrohung für Bevölkerung und Infrastruktur dar. Der Schutz vor Überschwemmungen erfolgt häufig durch Deiche und Dämme, deren Versagen gravierende Folgen haben kann. Ein bedeutender Versagensmechanismus dieser Schutzbauwerke ist rückschreitende Pipingerosion, auch Backward Erosion Piping oder BEP genannt. Dies ist eine Form der internen Erosion, bei der Sandkörner aus dem Bauwerksfundament durch eine konzentrierte Grundwasserströmung herausgelöst werden. Dabei entstehen röhrenartige Erosionskanäle, die sich vom Unter- zum Oberwasser ausbreiten und letztlich zu einem Bruch des Schutzbauwerks führen können. Die zuverlässige Vorhersage von BEP ist bislang nicht möglich, da die Erosionsmechanismen, insbesondere die kritischen hydraulischen Gradienten für den Prozessbeginn und -fortschritt, noch nicht ausreichend verstanden sind.
Das X-BEP-Projekt hat zum Ziel, das Prozessverständnis von BEP durch systematische Modellversuche im Labor zu verbessern. Es wird ein neu entwickelter Versuchsaufbau genutzt, welcher eine detaillierte Untersuchung der maßgeblichen Einflussfaktoren erlaubt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss vertikaler Sickerkräfte auf die Erosion an der Rohrspitze (Primäre Erosion) sowie entlang der Erosionsröhre (Sekundäre Erosion) untersucht. Neben klassischen Messmethoden kommen moderne Sensortechnik und bildgebende Verfahren zur Anwendung, um sowohl die Initiierung als auch die Weiterentwicklung der Erosionsröhren hochauflösend zu erfassen. Ergänzend werden die Auswertungen der experimentellen Erkenntnisse durch numerische Simulationen erweitert. Die daraus abgeleiteten Erosionskriterien sollen als Grundlage für zuverlässigere Prognosemodelle dienen und so einen Beitrag zur sicheren, klimaangepassten und wirtschaftlichen Auslegung von Hochwasserschutzbauwerken leisten. Das Projekt ist interdisziplinär ausgerichtet und fördert den Austausch mit internationalen Forschungspartnern, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf reale Bauwerksdimensionen sicherzustellen.
Medien
Visualisierung der primären und sekundären Erosionsprozesse im Deichquerschnitt © J. Pol / HKV Consultants
Porendruckverteilung innerhalb und vor dem Rohr mit einwirkenden Kräften auf die Kornstruktur an der Rohrspitze (Primäre Erosion) © M. Wewer / IWD
a) Laminares Strömungsprofil in einem Rohr ohne vertikalen Zufluss, b) Laminares Strömungsprofil in einem Rohr mit vertikalem Zufluss, c) Kräftegleichgewicht an einem Korn am Rohrbett (Sekundäre Erosion) © M. Wewer / IWD
3D-Ansicht des experimentellen BEP-Aufbaus (nicht maßstabsgetreu) © M. Wewer / IWD
Foto des experimentellen BEP- Versuchsaufbaus im Wasserbaulabor der TU Dresden © M. Wewer / IWD
Foto der Entwicklung der Pipingerosion in einem zweistündigen Experiment © M. Wewer / IWD
Anwendung von Photogrammetrie zur Bestimmung der Rohrgröße über eine 3D-Punktwolke im Anschluss an den Versuch © M. Wewer / IWD
Strömungsmuster in der untersuchten Sandprobe unter dem Einfluss einer Dichtwand in der Hälfte der Sickerlänge © M. Wewer / IWD
Projektdaten
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Kerninformation |
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Zeitraum |
01/11/2025 - 30/04/2028 |
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Art der Finanzierung |
Drittmittel |
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Fördermittelgeber |
DFG |
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TUD Forschungsprofillinien |
Energie, Mobilität und Umwelt › Wasserforschung |
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Ziele für Nachhaltige Entwicklung (SDGs) |
SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften SDG 13 – Klimaschutzmaßnahmen |
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Schlagwörter |
Laborversuch, Hochwasserschutz, Interne Erosion, Deich- und Dammsicherheit |
Projektleitung
© Andrè Terpe
Professor
NameHerr Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm
Institutsdirektor, Professur Wasserbau, Bereichssprecher
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besuchsadresse:
Beyer-Bau, Raum 106 George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden
Sprechzeiten:
Termine nur nach vorheriger Absprache (telefonisch oder Email)
Projektbearbeitung
© André Terpe
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dipl.-Ing. Manuel Wewer
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besuchsadresse:
Beyer-Bau, Raum 139 George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden
Sprechzeiten:
Bitte vereinbaren Sie im Voraus per E-Mail einen konkreten Termin.
Projektpartner:innen
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Partner:in |
Typ |
Website |
| TU Delft, Department of Hydraulic Engineering |
Extern |
https://www.tudelft.nl/citg/over-faculteit/afdelingen/hydraulic-engineering |
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Deltares, Department of Flood Defences Technologies |
Extern |
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United States Army Corps of Engineers (USACE), Risk Management Center |
Extern |
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IIT Roorkee, Hydraulic Engineering Group |
Extern |
Publikationen
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Weitere Informationen
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Förderung
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