Die Sicherheit von Talsperren ist, angesichts des enormen Risikopotentials, das von Stauseen ausgeht, ein wichtiges und wesentliches Thema. Das ubterstreichen folgenschwere Katastrophen am Vajont und in Stava.
Sowohl mit Blick auf den Betrieb als auch mit Blick auf die Sicherheit sind regelmäßig Bewertungen des Sicherheitsniveaus vorzunehmen.
Werden Unregelmäßigkeiten festgestellt, ist rasches Handeln notwendig. Insbesondere im Bereich der Gründungen und des Baugrundes, der grundsätzlich inhomogen ist, sind hohe Risiken gegeben und es ist ein rasches Handeln im Bereich Zivilschutz und Bevölkerungsschutz notwendig.
Die Unterströmung einer Staumauer ist ein ernstzunehmendes geotechnisches Problem. Dabei handelt es sich um das Durchsickern von Wasser unterhalb der Staumauer, meist durch den Untergrund (z. B. Fels oder Erdreich). Dieses Phänomen kann gefährlich sein, wenn es unkontrolliert oder stark ausgeprägt ist.
Gefahren der Unterströmung bestehen in der Aushöhlung des Untergrunds, welche den Verlust der Standsicherheit der Mauer sowie die Verringerung der Tragfähigkeit durch die Gefahr von Rissen, Setzungen oder sogar Dammbruch bedingen kann. Die Bildung von Hohlräumen schafft Wasserkanäle im Boden, die sich selbst verstärken und schnell zum Versagen führen können.
Typische Anzeichen für gefährliche Unterströmung sind:
- Austritt von trübem Wasser unterhalb der Staumauer
- Plötzlicher oder zunehmender Wasseraustritt an unerwarteten Stellen (z. B. Stollen, Hangaustritte)
- Veränderungen in Messwerten von Druck, Durchfluss oder Trübheit
- Vibrationen oder Kollaps kleinerer Bodenbereiche.
Gegenmaßnahmen sind (im Regelfall): Der Bau von Drainagen oder Dichtwänden im Untergrund. Abdichtungen mittels Injektionen (z. B. Zement, Silikat). Druckentlastung und gezielte Ableitung des Wassers. Ständige Überwachung durch Messsysteme und Kontrollgänge.
Problematisch sind Hangrutschungen im Stauraum: Die Hänge rund um den Stausee können bei hohem Wasserspiegel instabil werden. Eine große Rutschung kann wie im Falle des Vajont-Stausees eine Flutwelle im Stausee auslösen, die über die Mauer schwappt.
Bedeutend ist der Wasserdruck hinter der Mauer (Auftrieb): Bei zu hohem Grundwasserdruck unter der Mauer besteht die Gefahr, dass die Mauer angehoben oder verschoben wird. Kritisch bei Stauanlagen mit wenig Eigengewicht oder nicht ausreichend tiefem Fundament.
Kommt es zum Versagen der Abdichtungen an Dichtschichten, Fugen oder Kontrollbauwerken (z. B. Stollen, Galerien), kann dies zu lokaler Erosion oder strukturellem Versagen führen.
Erdbeben können zu Rissen, Verformungen oder Setzungen führen. Besonders gefährlich bei älteren Bauwerken, die nicht erdbebensicher ausgelegt sind. Erdbeben stellen geologisch aber immer Risiken dar.
Ist hingegen erst einmal das Ende der Nutzungsdauer einer Staumauer erreicht, stellt sich die Frage nach Sanierungen oder Modernisierungen, aber auch nach Verstärkungen und Erhöhungen.
Insbesondere die Erhöhung von Talsperren, mit welcher eine Volumensvergrößerung der Stauanlage einhergeht, ist wesentlich, um wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Im Bereich der Energieversorgung kann durch die Erhöhung der Speicherkapazität die Versorgungssicherheit erhöht werden. Dabei eröffnen sich allerdings auch vielfältige Risiken.
Die Risikobewertung ist bei Anlagen, deren Versagen große Schäden bis hin zur Gefahr für Menschenleben bewirken kann, wesentlich.
Das Schema der Beurteilung des Zustands von Talsperren sieht eine Zustandsbeurteilung (Inspektion) vor, welche sich in die Zustandserfassung und die Zustandsbeurteilung gliedert. Maßnahmen innerhalb einer Erhaltungsstrategie sind: Unterhalt (Wartung, Instandsetzung), Erneuerung (Erneuerung Bauteil oder Bauwerk) oder Veränderung (Erweiterung, Umbau, Anpassung).
Grundsätzlich wird mit den Schadensfolgeklassen nach EN 1990 das Ziel verfolgt, die Auswirkungen eines Versagens zu beurteilen. Standardbauwerke sind Bauwerke, deren Versagen mittlere bis geringe Auswirkungen hat (Schadensfolgeklasse CC1). Schlüsselbauwerke sind Bauwerke, deren Versagen entscheidende Auswirkungen hat (Schadensfolgeklassen CC2 und CC3).
Die Tragfähigkeit beschreibt die Standsicherheit des Bauwerks (äußere und innere Standsicherheit).
Die Gebrauchstauglichkeit beschreibt die Eignung des Verwendungszwecks. Die äußere Gebrauchstauglichkeit umfasst die Schutzwirkung und Funktionsfähigkeit der Bauwerksteile. Die innere Gebrauchstauglichkeit umfasst Nachweise betreffend Verformungen, Spannungen, Rissbreiten und Schwingungen.
Die Dauerhaftigkeit beschreibt die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit über den Nutzungszeitraum hinweg.
Zur Beurteilung der notwendigen Sanierungskonzepte sind mit Blick auf Talsperren Zustandsanalysen wesentlich. Dabei werden die folgenden Punkte bewertet:
- Überprüfung der Schutzwirkung
- Verhalten bei Extremereignissen
- Vermessung, visuelle Schadensaufnahme und Fotodokumentation
- Materialtechnische Überprüfung des Bauwerks
- Erkundung des Untergrundes und der Einhänge
- Tragverhalten des Bauwerks, innere Tragsicherheit: Inneres Trag- und Verformungsverhalten
- Globale Standsicherheitsnahweise
Je nach Zustandsanalyse und festgestellter Mängel sind verschiedene Eingriffe erforderlich:
Das Bauwerk ist weitgehend gut erhalten, Lastaufnahme bei Extremereignis nicht gesichert. Sanierungsmaßnahme: Verstärkung des Bestandes möglich und wirtschaftlich, zum Beispiel durch Ankerungen und Stützpfeiler
Das Bauwerk weist keine rechnerische Tragsicherheit auf. Sanierungsmaßnahme: Neubau bzw. kompletter Ersatz des bestehenden Tragsystems, zum Beispiel Vorsatzkonstruktion luft- oder wasserseitig.
Das Bauwerk ist generell in gutem Zustand, Die Tragsicherheit für extremen Geschiebe- oder Hochwasserlastfall ist nicht gegeben. Sanierungsmaßnahme: Beschränkung der Einwirkungen z.B. periodisches Ausräumen des Verlandungskörpers auf ein festgelegtes Niveau, Vermindern der Stauhöhe
Die Betonkonstruktion weist zwar einzelne Rissschäden und Oberflächenerosionen auf, befindet sich generell aber in einem guten Zustand. Sanierungsmaßnahme: Betontechnologische Maßnahmen, Sanierung der Rissschäden und Oberflächenerosionen z.B. Injektionen der Risse, örtliche Betonergänzung, Ergänzung Abflusssektion
Die Betonoberfläche verwittert und erodiert, die geforderte Lastaufnahme ist gegeben. Sanierungsmaßnahme: Schutz der Betonoberfläche vor weiterer Verwitterung und Erosion z.B. Anordnung von Vorsatzschalen oder Spritzbetonversiegelung Achtung: Dränageebene schaffen bzw. wasserdurchlässige Struktur erhalten
Wasserdruck, Auftrieb und Porenwasserdruck führen zu hoher Belastung der Konstruktion oder des Materials. Sanierungsmaßnahme: Entlastung der Konstruktion durch Dränageebenen z.B. Anordnung von Entlastungs- und Dränagebohrungen, Herstellung von Dolen
Schwachstellen in Widerlagerbereichen sind erkennbar. Sanierungsmaßnahme: Ertüchtigung der Widerlagerbereiche z.B. durch Ankerungen, Betonplomben im Fels, Untergrundverbesserungen (DSV-Körper)
Auskolken der Sohle. Sanierungsmaßnahme: Erneuerung/Herstellung der Sohlpflasterung, Anordnung eines Kolkschutzes, Anordnung einer Vorsperre
Die Sanierung von Talsperren aus Beton ist grundsätzlich ein anspruchsvolles und technisch komplexes Unterfangen, das meist in mehreren Schritten erfolgt. Sie erfordert spezielle Verfahren, um die strukturelle Integrität der Bauwerke zu gewährleisten und die Sicherheit zu verbessern.
Literatur:
[1] Leopold Müller: „Der Felsbau – Felsbau über Tage 1. Teil“, Springer Verlag, Heidelberg 1963
[2] Leopold Müller: „Der Felsbau – Felsbau über Tage, 2. Teil“, Springer Verlag, Heidelberg 1992
[3] Leopold Müller: „Der Felsbau – Felsbau über Tage, 2. Teil“, Springer Verlag, Heidelberg 1995
[4] Leopold Müller: „Der Felsbau – Band 3 Tunnelbau“, Springer Verlag, Heidelberg
[5] Zeitschrift für Wildbach-, Lawinen-, Erosions- und Steinschlagschutz Journal of Torrent, Avalanche, Landslide and Rock Fall Engineering: „Zustandserfassung, Instandhaltung und Sanierung von Schutzbauwerken der Wildbach- und Lawinenverbauung“, Zell am See 2007
Demanega 
Hinterlasse einen Kommentar