Jahrbuch der Baumpflege 2019. Группа авторов

detaillierte Analyse von Deichschäden an See-, Strom- und Flussdeichen zeigt (SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002), dass für das Eintreten eines Schadensfalls das Zusammentreffen mehrerer ungünstiger Faktoren entscheidend ist. Hauptursachen für eine Schädigung sind eine nicht ausreichende Kronenhöhe, eine unzureichende Pflege der Grasnarbe, Bäume und Installationen im Deich, ungünstige Bodeneigenschaften sowie zu steile Böschungsneigungen.

      Ein Schaden an der Deichaußenböschung beginnt durch die Erosion der Grasnarbe infolge auf- und ablaufenden Wassers. Hierdurch werden Bodenpartikel aus der Grasnarbe ausgespült. Bei ansteigendem Wasserstand und anhaltender Wellen- oder Strömungsbelastung kommt es dann zu Ausschlägen. Hierbei wird die Grassode aufgerissen und die Außendichtung zerstört. Der so entstandene Schaden vergrößert sich durch rückschreitende Erosion und es kommt zur Ausbildung von Kliffen, die an der Küste Höhen bis zu 3 m erreichen können (Bsp. s. Abbildung 3) (SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002).

       Abbildung 3: Versagensformen und ihre Ursachen auf der Außenböschung (Quelle: SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002)

      Ein Schaden an der Binnenböschung beginnt überwiegend durch Erosion der Grasnarbe (Abbildung 4a). Der lockere Boden zwischen den Wurzeln wird ausgewaschen (Rasenabschälen). Durch Infiltration löst sich die lockere Pflanzendecke von der Deichkrone ab (Rasenabsetzen, s. Abbildung 4b) und rutscht schließlich als flüssige Masse auf der Binnenböschung ab (En-Bloc-Rutschung, Abbildung 4c). Während die Erosion die Primärbelastung darstellt, die zu einer ersten Beschädigung des Deiches führt, bewirkt die Infiltration als sekundäre Belastung das Teilversagen des Deiches (Abrutschen der Deichbinnenböschung). Damit ist der Deich vorgeschädigt und weiter überlaufende oder überströmende Wassermassen haben die Möglichkeit, den Deich weiter zu zerstören (Abbildung 4).

      Hat das Wasser die Möglichkeit, durch Spalten in der Oberflächendichtung bis zum Deichkern vorzudringen, so kann ein Böschungsbruch eintreten, der als Kappensturz bezeichnet wird (Abbildung 4d). Der so geschädigte Deich hat nur noch ein geringes Widerstandsverhalten und wird dann relativ schnell von der Binnenseite zerstört, bis es schließlich zum Gesamtversagen des Bauwerks (Deichbruch) kommt (Abbildung 4e, f).

       Abbildung 4a-f: Versagensformen und ihre Ursachen auf der Binnenböschung (Quelle: SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002)

      Dieses Schadensmuster kann auf die überwiegende Anzahl der Deichschäden übertragen werden, die seit Beginn des Deichbaus eingetreten sind. Während in früheren Jahrhunderten die vollständige Überströmung des Deiches zum Gesamtversagen führte, sind die meisten Schäden an Seedeichen bei den beiden großen Sturmfluten 1962 und 1976 auf Rutschungen der Binnenböschung infolge Wellenüberlauf zurückzuführen. Schäden an Fluss- und Stromdeichen sind dagegen überwiegend auf Überströmung bzw. lang anhaltende Durchsickerungen zurückzuführen.

      Das Versagen eines Deiches kann auch infolge Durchsickerung, Durchströmung bzw. Unterströmung eines Deiches eintreten. Die morphologischen Prozesse entsprechen im Wesentlichen denen, die auch bei Wellenüberlauf bzw. Überströmung auftreten, d. h. die durchweichte Binnenböschung rutscht auf dem Deichkern ab, oder es kommt zum Kappensturz. Das durch den Deich sickernde Wasser kann großflächig oder lokal aus dem Deich austreten und weicht so die Binnenböschung vom Deichfuß her auf. Derartige Wasseraustrittsstellen werden auch als Hangquelle und das austretende Wasser als Qualmwasser bezeichnet (DVWK 1986). Die durch das austretende Wasser durchweichte Binnenböschung verliert schließlich ihre Standsicherheit und rutscht ab (En-bloc-Rutschung oder Kappensturz).

      Neben dem großflächigen Verlust der Standsicherheit kann auch die Umlagerung der Bodenteilchen durch Suffusion (Auswaschen feiner Bodenteilchen aus dem Gefüge) oder Kontakterosion (Auswaschung von Bodenteilchen einer feinkörnigen Bodenschicht durch eine grobkörnige Bodenschicht) stattfinden. Wurden auf diese Weise Bodenteilchen ausgespült, so kann es zur rückschreitenden Erosion kommen. Hierdurch kann eine Erosionsröhre entstehen, durch die das Wasser von der Wasserseite zur Landseite strömt. Die Wandungen der Erosionsröhre werden weiter erodiert, bis es schließlich zum Deichbruch kommt. Rückschreitende Erosion kann aber auch an durchströmten Wühlgängen oder abgestorbenen Baumwurzeln beginnen.

      Auch bei Schäden infolge Durchsickerung des Deiches ist der Bodenaufbau entscheidend. Ein sandiger Deich bzw. ein sandiger oder torfhaltiger Untergrund begünstigt die Durchsickerung und damit die Gefahr eines Deichbruchs. Ansatzpunkte für Schwachstellen im Deichuntergrund können aber auch Wehlen früherer Deichbrüche und sogar Bombeneinschläge sein.

      Neben der Unterscheidung der Versagensprozesse ist auch eine Unterscheidung nach der physikalischen Ursache sinnvoll (SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002):

       Erosion infolge Auf- und Ablaufgeschwindigkeiten auf der Deichaußenböschung

       Ausschläge infolge Druckschlagwirkung brechender Wellen

       Ausschläge infolge dynamischen Auftriebs (eher Deckwerke)

       Erosion infolge Überströmung oder überlaufender Wellen

       Infiltration von Wasser durch Deichaußenböschung, Deichkrone und Deichbinnenböschung

       Durchsickerung und Durchströmung des Deiches

       Eisbelastung

       2.3 Einflussfaktoren auf Deichschäden

      Deich- oder Dammschäden sind selten das Ergebnis einer einzelnen Schadensursache. Meistens führt erst die Überlagerung mehrerer ungünstiger Faktoren zu einem Schaden und damit zu einem möglichen Gesamtversagen des Bauwerks. Die Faktoren, die bei einem ungünstigen Aufeinandertreffen einen Schaden begünstigen können, sind in der Regel folgender Natur (Abbildung 5).

      Meteorologie: Deichschäden entstehen meistens als Folge von Sturmfluten oder Hochwasserereignissen und der damit verbundenen Anhebung des Wasserstandes und der Dauer und Intensität der Wellen- bzw. Strömungsbelastung. Weiterhin führen starke Regenfälle zu einer zusätzlichen Durchweichung des Bodens. Bei sehr steilen Deichböschungen ist bereits ein starker Regenguss ausreichend, um die Binnenböschung ins Gleiten zu bringen. Eine lange Trockenzeit dagegen führt zu Spaltrissen im Deichboden, wodurch das Wasser leichter in den Deichboden eindringen kann. Auch eine lange Frostperiode greift die schützende Kleidecke an und macht diese rissig. Durch Risse in der Kleidecke wird die Infiltration begünstigt und Gleitfugen können wirksam werden (Schmierschicht!) (SCHÜTTRUMPF & OUMERACI 2002).

      Deichgeometrie: Grundvoraussetzung für eine Beschädigung der Binnenböschung durch überlaufende Wellen ist eine nicht ausreichende Freibordhöhe und zu steile Böschungsneigungen, sodass das Wasser nicht schadlos abgeführt werden kann. Auch für die Außenböschung ist die Wahl der richtigen Neigung entscheidend für die Vermeidung von Ausschlägen. Generell wird die Verwendung flacher Böschungsneigungen (Seedeiche 1:n = 1:6, Flussdeiche 1:n = 1:3) empfohlen. Für die Neigung der Binnenböschung wird die Verwendung von 1:3 geneigten Böschungen empfohlen. Auch die Topographie des Deichvorlands (Schardeich, Vorlanddeich) hat indirekt über die Entwicklung des Seegangs einen Einfluss auf die Deichbelastung.

      Deichboden: