Deichbruch durch Wellenüberlauf -Eine stufenweise aufgebaute modulare Modellierungsstrategie-

D' Eliso, Claudia

Seedeiche werden als Küstenschutzwerke gegen Überflutungen bei relativ hohen Sturmwasserständen eingesetzt. Eine der häufigsten Formen von Deichversagen ist Deichbruch durch Wellenüberlauf. Deichbruch ist mit großem Schadenspotential verbunden und spielt eine zentrale Rolle sowohl bei der Abschätzung der direkten Schäden als auch beim Flutrisikomanagement. Trotz der Schlüsselstellung beim Küstenschutz sind die den Deichbruch auslösenden Prozesse noch nicht genug erforscht, sodass deren Simulation und Voraussage immer noch mit großen Unsicherheiten behaftet sind. In der vorliegenden Arbeit ist aufbauend auf einer umfassenden Literaturrecherche ein stufenweise aufgebautes modulares Deichbruchmodell entwickelt worden. Die Arbeit berücksichtigt Deiche mit Sandkern und Kleidecke mit Grasnarbe. Das Modellsystem besteht aus zwei unabhängigen Modellteilen: einem vorläufigen und einem detaillierten Modell. Das vorläufige Modell ermöglicht einen ersten Überblick über die relevanten Einflussfaktoren und Prozesse. Allerdings sind Modellverbesserungen und -erweiterungen für eine zuverlässigere Vorhersage notwendig. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird zur Optimierung das detaillierte Modell entwickelt, welches alle relevanten Prozesse berücksichtigt und genauer beschreibt. Dieses Modellsystem wird anhand von Daten aus Laborversuchen und Feldbeobachtungen validiert. Die Ergebnisse sind ermutigend und zeigen, dass das Modelsystem sowohl für die Forschung als auch für die Ingenieurpraxis verwendet werden kann. Darüber hinaus werden über Sensitivitätsanalysen und Zuverlässlichkeitsanalysen die Modellunsicherheiten untersucht. Das Modellsystem zeigt große Unsicherheiten, insbesondere der Eingangmaterialparameter des Deichkörpers. Die vorliegende Arbeit zeigt eine stufenweise aufgebaute modulare Modellstrategie für die Simulation der Bruchentwicklung von Seedeichen auf. Das Modellsystem stellt einen ersten Schritt zur Entwicklung eines prozessorientierten Modells für Deichbrüche dar.

Sea dikes are used as defence structures against flooding in lowland areas with relatively high storm surge levels. The formation of a dike breach induced by wave overtopping was one of the most frequent causes of dike failure associated with disastrous damages. Therefore, dike breaching is closely related both to the dynamics of a protected coast and flood risk assessment/management. Despite the importance of dike breaching, the underlying processes, their simulation and prediction are still not well understood. Based on an extensive literature study on the most relevant processes associated with dike breaching and models available, a tiered modular modelling strategy has been developed which consists in a preliminary and a detailed breach model that build an appropriate model system for engineering practice. The model system applies to sea dikes made of a sand core and a clay cover with grass. Results from the preliminary model provide an overview of the overall breaching process and indicate which improvements are required in the detailed model. Results from the detailed model which includes new processes and model improvements removing some assumptions of the preliminary model provide a first step toward the development of a fully process-oriented breach model. Model validation against laboratory tests and experienced dike failures, although tentative, provides very encouraging results. Model uncertainties are evaluated making use of sensitivity analysis and level III reliability analysis. The model results are associated with large uncertainties which are mainly originated by the inputs parameters, especially the material properties. The overall results illustrate a tiered modular approach for the simulation of breach formation and growth in a real sea dike initiated by wave overtopping. The model system provides a proper departure basis for a fully process-oriented description of the breaching process in sea dikes.

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D' Eliso, Claudia: Deichbruch durch Wellenüberlauf -Eine stufenweise aufgebaute modulare Modellierungsstrategie-. 2007.

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