Probabilistische Methoden für Nordseedeiche

Kortenhaus, Andreas

Weltweit haben sich in den letzten fünf Jahrzehnten vermehrt Naturkatastrophen ereignet. An den meisten Küsten sind erhöhte Sturmflutwasserstände mit ansteigender Tendenz zu verzeichnen, während andererseits weiterhin die Besiedlung und die wirtschaftliche Nutzung des Küstenraumes anwachsen. Probabilistische Methoden bieten vor diesem Hintergrund die Möglichkeit, zur Quantifizierung der Sicherheit von Küstenschutzmaßnahmen beizutragen. Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, ein probabilistisches Bemessungskonzept auf der Grundlage bestehender, zu ergänzender und neu zu entwickelnder Grenzzustandsgleichungen für die maßgebenden Versagensmechanismen und deren Wechselwirkungen vorzuschlagen, das Konzept an Beispieldeichen zu implementieren und die Ergebnisse mit denen herkömmlicher deterministischer Verfahren zu vergleichen. Die Arbeit hat zeigt, dass sich die wichtigsten Versagensmechanismen auf die Erosionsprozesse auf der Außenböschung von Seedeichen beziehen. Außerdem weisen vor allem die Unsicherheiten des Bemessungswasserstandes einen entscheidenden Einfluss auf die Versagenswahrscheinlichkeiten der Grenzzustandsgleichungen und auf die Gesamt- Versagenswahrscheinlichkeit auf. Die Unsicherheiten der Modelle sind dagegen i.d.R. von geringerer Relevanz. Die Ergebnisse der Arbeit sollen die Machbarkeit von probabilistischen Bemessungsverfahren für Küstenschutzwerke veranschaulichen. Die vorgestellte Vorgehensweise liefert die Grundlage für den wesentlichsten Baustein zur Durchführung von Risikoanalysen für durch Hochwasser bedrohte Küstenregionen.

Within the last five decades natural disasters have occurred worldwide with increasing tendency. Mean sea level rise has been observed along many coastlines giving a challenge to the coastal engineering profession due to increasing population at the seaside and the parallel increase of economic use of coastal areas. With this background probabilistic methods provide a unique possibility to contribute to the quantification of the safety reserves of coastal defence structures. The main objectives of this thesis are (i) to set up a probabilistic design concept on the basis of existing, improved and new limit state equations for the governing failure modes (here: for sea dikes) as well as their interrelations; (ii) to apply this probabilistic concept to selected case studies; and (iii) to compare the results with results using traditional deterministic design procedures. It has been shown that the most important failure modes are the erosion processes at the seaward slope of dikes. Furthermore, the uncertainty related to the design water level is the most important parameter regarding the failure probabilities of the individual failure modes and the overall failure probability of the sea dike. On the other hand it has to be mentioned that for the cases investigated here the uncertainties of the limit state equations are less relevant. The overall results illustrate the feasibility of probabilistic design procedures for coastal defence systems. The results provide the basis for the most essential element within the task of performing risk analyses for flood prone coastal areas.

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Kortenhaus, Andreas: Probabilistische Methoden für Nordseedeiche. 2003.

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