Rutscherzeugte Impulswellen in Stauhaltungen: Fid-Bau Portal

Rutscherzeugte Impulswellen in Stauhaltungen

Heller, Valentin / Hager, Willi H. / Minor, Hans-Erwin

Durch eintauchende Erd- oder Felsrutsche, Eisabbrüche oder Schneelawinen entstehen in Stauhaltungen Impulswellen. Sie führen zu einer zusätzlichen Beanspruchung der Talsperren oder überschwappen sie sogar. Das Unglück von Vaiont in Norditalien von 1963 zeigt auf eindrückliche Weise, welche Gefahren solche Wasserwellen in sich bergen. Trotz Präventivmassnahmen kam es damals zu rund 2000 Todesopfern; die Bogenstaumauer hielt der mehrfachen Dimensionierungsbelastung zwar stand und verhinderte somit noch Schlimmeres. Die betrachteten Impulswellen sind nicht-linear und im Bereich der Übergangs- bis zu den Flachwasserwellen einzuordnen. Basierend auf dem Modellgesetz nach Froude werden die sieben wichtigsten Einflussgrössen auf die Impulswellengenerierung in einer Modellanlage systematisch variiert und daraus die wichtigsten Wellenparameter wie die Maximalamplitude, die Wellentypen oder die Energieumwandlung abgeleitet. Dabei baut diese Arbeit auf den fünf Dissertationen von Huber (1980), Sander (1990), Müller (1995), Fritz (2002) und Zweifel (2004) auf. Das von Fritz eingebaute 2D Messsystem besteht aus Laserdistanzsensoren, einem Particle-Image-Velocimetry System und kapazitiven Wellenmesspegeln. Die wichtigste dimensionslose Einflussgrösse auf die Entstehung von Impulswellen ist die Rutsch-Froudezahl. Der Hangwinkel beeinflusst die Maximalamplitude ebenfalls wesentlich. Die vier beobachteten Wellentypen lassen sich am ehesten mit der Stokes-, Cnoidal-, Solitärund Schwallwellentheorie beschreiben. Je nach Wellentyp kann die Wellenabnahme unterschiedlich ausfallen. Der Unterschied in der Umwandlung von Rutschenergie in Wellenenergie bei einem Hangwinkel von 60 Grad und 90 Grad wird anhand von Particle- Image-Velocimetry Bildern bestimmt.