Deichschutz
RWTH-Professor Holger Schüttrumpf beklagt Umsetzungs-Problem beim Hochwasserschutz!
Tatsache ist!
Die Diskussionen beim 54. Internationalen Wasserbau-Symposium in Aachen drehten sich um die Lehren, die aus der Hochwasser-Katastrophe von 2021 gezogen wurden. Trotz der entwickelten Konzepte und Lehren aus der Tragödie besteht ein deutliches Umsetzungsproblem, so Professor Holger Schüttrumpf vom Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der RWTH Aachen. Von den geplanten Hochwasserschutzmaßnahmen, die seit 2014 in Nordrhein-Westfalen und national aufgestellt wurden, sind nur wenige umgesetzt worden. Diese Unterlassungen werden als potenzielle Schwachstellen angesehen, die die Bevölkerung weiterhin gefährden könnten.
Am ersten Tag des Symposiums standen Frühwarnsysteme und Risikokommunikation im Fokus, gefolgt von Diskussionen zur Hochwasservorsorge. Obwohl Fortschritte bei der Frühwarnung mit der Einführung von Cell Broadcasting gemacht wurden, besteht die Sorge, dass die Bevölkerung bei einer erneuten Katastrophe unvorbereitet sein könnte. Es mangelt an Erfahrung im Umgang mit Fluten im Gegensatz zu Bränden, bei denen das Verhalten klar definiert ist. Es wird dringend empfohlen, in die Infrastruktur für Hochwasserschutz zu investieren, ähnlich wie in Straßen und Brücken. Der Experte betont, dass Hochwasser nicht vermieden werden können, daher sei es entscheidend, sich darauf vorzubereiten und entsprechende Infrastrukturmaßnahmen zu ergreifen.
Deichschutz in Dinslaken!
Bildbeschreibung: Auf dem Bild ist eine Ansicht aus Google Earth zu sehen, die den Querschnitt der einzelnen Sensoren darstellt. Die Sensoren sind durch ein Ampelsystem gekennzeichnet, das die Dringlichkeit einer Reparatur anzeigt. Dabei sind die intakten Stellen am Deich durch Sensoren grün markiert, während leicht beeinträchtigte Sensoren gelb und stark beeinträchtigte Stellen am Deich mit den jeweiligen Sensoren rot markiert sind. Diese visuelle Darstellung ermöglicht eine einfache und verständliche Einschätzung des Zustands der Sensoren und die Priorisierung von Reparaturmaßnahmen.
Querschnitt eines Musterdeichs in der RWTH Aachen
In diesem Querschnitt sieht man die präzise Anbringung von insgesamt 6 Sensoren (PD1 … PD6), die durch 20 mm Bohrungen von oben auf dem Deichboden positioniert bzw. fix installiert sind. Unsere fortschrittliche Sensortechnologie ermöglicht eine frühzeitige Erkennung von Wassereintritt oder -durchbruch in diesem Abschnitt des Deiches. Unsere hochmodernen Sensoren bieten Ihnen eine zuverlässige Überwachung und rechtzeitige Warnung vor potenziellen Überflutungsgefahren.
Basisstation und Sensor
Welche Daten kommen von den Sensoren
– Bewegung in 3 Achsen x,y,z (Erdbewegungen durch Wasserdurchbruch)
– Temperatur
– Wassersäule (mit Drucksensor)
– Barometer
– Wasser Trübheit
Sensoren Ein- / Ausschalten per APP
Die APP ist sehr einfach zu bedienen.
– Sensor installieren
– Einstellung der Empfindlichkeit (Standardwerte sind vorgegeben)
– Sensor freischalten
– Sensor ein/aus schalten
– oder auch zeitgesteuert
Office Dashboard
Um Mitteilungen vom System zu erhalten, können vorhandene Anlagen verwendet oder diverse neue Dashboards/Apps installiert werden.
Die Warnungen kommen auch direkt auf ihr Handy.
Dashboard im Office: Ein Dashboard im Office ist ein visuelles Instrument, das Echtzeitdaten und -informationen auf einer einzigen Oberfläche darstellt, um die Entscheidungsfindung und Überwachung von Objekten zu erleichtern.
MQTT Protokoll: MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtgewichtiges Protokoll für die Kommunikation zwischen unseren Sensoren und Anwendungen, das eine zuverlässige Übertragung von Nachrichten ermöglicht.
Notification: Eine Notification ist eine Benachrichtigung, die auf einem Gerät oder einer Anwendung angezeigt wird, um den Benutzer über Ereignisse oder Aktivitäten zu informieren, die in der Anwendung oder auf den Sensoren stattfindet.
Technische Daten, Reichweiten, Stromverbrauch
- Freuqenzband: Sub1GHz (868 MHz) frei verfügbares Band ohne Lizenzkosten
- Die Reichweite der Sensoren zur Basisstation sind bei Line of Sight bis zu 10 km möglich
- Der Stromverbrauch bei den Sensoren ist sehr gering (Batterielebensdauer bis zu 20 Jahre)
Berechnung:
Um die Anzahl der Bodensensoren entlang eines Deichs für den Hochwasserschutz zu berechnen, gehen wir davon aus, dass alle 200 Meter im Querschnitt 6 Sensoren installiert werden müssen. Das bedeutet, dass pro Kilometer Deich 5 Querschnitte mit jeweils 6 Sensoren benötigt werden.
Wenn wir dies umsetzen, ergibt sich folgende Berechnung:
Jeder Querschnitt hat 6 Sensoren, also benötigen wir insgesamt 5 Querschnitte * 6 Sensoren = 30 Sensoren pro Kilometer Deich.
Diese Berechnung berücksichtigt die regelmäßige Verteilung der Sensoren entlang des Deichs, um eine frühzeitige Erkennung von potenziellen Schwachstellen zu ermöglichen.
Nach Angaben des Bundesamtes für Naturschutz betrug die Gesamtlänge der Deiche in Deutschland im Jahr 2020 etwa 7.300 Kilometer. Diese Deiche dienen nicht nur dem Hochwasserschutz, sondern auch dem Küstenschutz und anderen Zwecken.
Weitere Möglichkeiten in der Baubranche:
In der Baubranche sind verschiedene physikalische Messungen und Eigenschaften von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit, Stabilität und Effizienz von Hoch- und Tiefbauprojekten zu gewährleisten. Hier sind einige wichtige Aspekte:
Bodenmechanik:
Die Untersuchung und Überwachung der Bodeneigenschaften ist entscheidend für die Fundamentgestaltung und die Stabilität von Bauwerken. Bodenproben werden analysiert, um Parameter wie Tragfähigkeit, Setzungsverhalten und Wasserdurchlässigkeit zu bestimmen.
Bauwerkstragwerke:
Die strukturelle Integrität von Gebäuden und anderen Bauwerken erfordert Messungen wie Belastungstests, um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Lasten standhalten können.
Materialwissenschaften:
Die Auswahl und Qualität der Baumaterialien wie Beton, Stahl und Holz sind von entscheidender Bedeutung. Physikalische Eigenschaften wie Festigkeit, Elastizität und Dichte müssen gemessen werden, um die Eignung für den jeweiligen Verwendungszweck zu bestimmen.
Thermische Eigenschaften:
Die Wärmeleitfähigkeit von Baumaterialien ist wichtig für die Energieeffizienz von Gebäuden. Isolationsmaterialien werden anhand ihrer Fähigkeit, Wärme zu speichern oder abzuleiten, ausgewählt und bewertet.
Hydrologie und Entwässerung:
Bei Tiefbauprojekten müssen hydrologische Eigenschaften des Bodens und der umliegenden Gewässer berücksichtigt werden, um Probleme wie Erosion, Hochwasser und Grundwasserabsenkung zu vermeiden.
Geotechnische Untersuchungen:
Dazu gehören Messungen wie Bodenwiderstandstests, um die Stabilität von Böschungen und Hanglagen zu bewerten, sowie Untersuchungen zur Erkennung von Hohlräumen oder anderen geologischen Herausforderungen.
Luftqualität und Umweltschutz:
Bei Hochbauprojekten ist die Bewertung der Luftqualität wichtig, um sicherzustellen, dass Bauarbeiter und zukünftige Bewohner gesunde Innenräume haben. Zudem müssen Umweltauswirkungen während des Baus und des Betriebs minimiert werden.
Feuchte- & Korrosionssensoren:
Die bauliche Infrastruktur muss stets die Anforderungen wie Leistungsfähigkeit, Standsicherheit und Dauerhaftigkeit erfüllen. Das Korrosionsrisiko und die Korrosionsaktivität des Betonstahls spielen dabei eine zentrale Rolle und werden maßgeblich von verschiedenen Einwirkungs- und Materialparametern bestimmt.
Besonders Feuchte und Korrosionsverhalten gehören zu den entscheidenden Faktoren, die im Zusammenspiel mit äußeren Umwelteinflüssen unsichtbare Schäden im Inneren von Betonbauwerken verursachen können.
Die frühzeitige Erkennung von Korrosionsaktivitäten im Inneren des Betonbauwerks ist von entscheidender Bedeutung, da sie wesentlich die Kosten für Wartung und Instandhaltung bestimmt. Es ist unerlässlich, diese Herausforderungen proaktiv anzugehen, um die langfristige Sicherheit und Funktionalität unserer Infrastruktur zu gewährleisten.
Diese Messungen und Eigenschaften sind nur einige Beispiele dafür, wie die Physik in der Baubranche eine wichtige Rolle spielt, um sicherzustellen, dass Bauwerke stabil, sicher und umweltverträglich sind.
Abschließend möchten wir betonen, dass die vorgestellten Messungen und Eigenschaften nur einen kleinen Einblick in die Vielfalt dessen bieten, was die Physik in der Baubranche leisten kann. Unser Unternehmen ist bestrebt, durch innovative Sensoren und ein einfach zu installierendes Funknetzwerk eine Revolution in der Branche herbeizuführen. Wir sind uns jedoch bewusst, dass wir keine ausgebildeten Bauingenieure sind. Daher setzen wir auf die Zusammenarbeit mit erfahrenen Bauunternehmen, um wichtige und realisierbare Messtechniken unter Berücksichtigung der richtigen Sensorauswahl gemeinsam zu entwickeln. Mit unserer technischen Expertise und Ihrem Fachwissen sind wir zuversichtlich, bahnbrechende Fortschritte im Bereich der autonomen Bauüberwachung, Baudokumentation und -sicherheit zu erzielen.
