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Rohrleitungen, Unterlauf und Entwicklungsrückstand sind Begriffe aus dem Tiefbau zeigt an, dass sich Wasser unter a . befindet Kai, Deich oder andere Kunstwerk fließt aufgrund eines großen een Wasserstandsunterschied. Der Begriff „Unterlauf“ wird für Strömungen unter Wasserbauwerken wie Schleusen, „Lag“ für die Strömung entlang von Bauwerken und „Rohrleitung“ für konzentrierte Strömung unter Deichen und Kais verwendet. Gleichmäßige Strömung unter diesen Strukturen ist versickern erwähnt. Versickerung stellt in der Regel kein Problem für die Konstruktion dar, schafft aber oft eine inakzeptable Wassergefährdung.

Unterlauf

Querprofil über die Schleusenkammer von Hansweert, 1917

Sickerwasser mit Sand durchströmt die Druckdifferenz unter einem Bauwerk in Richtung Deichinnenseite. Dies ist am Anfang sehr langsam, aber je länger der Unterlauf anhält, desto schneller erfolgt die Auswaschung. Die Strecke, die das Wasser zurücklegt, wird als bezeichnet Sickerlänge. Im Laufe der Zeit entstehen tunnelförmige Räume, die die Struktur schwächen. Dieser Tunnel wächst also vom Inneren des Deiches in Richtung Meer oder Fluss. Durch das Wachstum dieses Tunnels wird die Sickerlänge kürzer und die and fließen durch den Tunnel, wodurch die Erosion zunimmt. Es stellt somit einen sich selbst verstärkenden Mechanismus dar. Die Hochwassergefahr ist bei Bauwerken, die auf Pfählen gegründet sind, besonders hoch. Weil die Oberfläche ein bisschen gehen kann stellen, und die Konstruktion tut dies wegen der Pfahlgründung nicht, besteht eine gute Chance, dass etwas Platz zwischen der Konstruktion und dem darunter liegenden Boden entsteht. Dadurch kann das Wasser leichter darunter fließen und reduziert so die Sickerlänge. Um dies zu verhindern, werden unter solchen Konstruktionen immer senkrecht zur Grundwasserströmungsrichtung senkrechte Sickersiebe eingebaut. Ein Beispiel hierfür ist das Sickersieb unter der Hansweert-Schleuse, siehe Zeichnung. Dieser Schirm bestand aus Holzspundwänden. Sickerwände werden heute fast immer als Stahlspundwände ausgeführt.

zurückgeblieben

Versickerung um eine Pumpstation

Bei Verlegung fließt das Sickerwasser nicht unter, sondern entlang a Kunstwerk. Um Rückstau zu vermeiden, wird eine Spundwand quer zur Fließrichtung des Grundwassers neben das Bauwerk gesetzt. Ein wichtiges konstruktives Problem hierbei ist, dass bei ungleichmäßigen Rahmen vom Boden möchte sich der Bildschirm manchmal von der Konstruktion lösen, wodurch die Bedienung verloren geht. Die nebenstehende Abbildung zeigt deutlich die Stahlspundwände, die Rückstau verhindern. Die Zunahme der Versickerungslänge ist insbesondere an den Bildschirmen an der Seite der Pumpstation deutlich zu erkennen.

Rohrleitungen

Schematische Darstellung der Verrohrung

Diese konzentrierte Versickerung kann auch unter Deichen auftreten und sich dann ein Rohr bilden. Dies wird als Rohrumformung bezeichnet, in den Niederlanden ist es jedoch üblich, dafür den englischen Begriff „Piping“ zu verwenden. Die Verrohrung erfolgt unter Deichen, die auf einer (dünnen) Tonschicht mit einer darunter liegenden durchlässigen Sandschicht liegen. Dies ist insbesondere bei einer Reihe von Flussdeichen der Fall. Insbesondere einige Deiche entlang der Waal (bei Heeselt) und entlang der IJssel sind leitungsempfindlich. Das Wasser muss für einige Zeit auf hoher Stufe stehen, um den Mechanismus zu starten. Dadurch ist die Verrohrung auf Seedeichen seltener, weil die Dauer des Hochwassers dort zu kurz ist. Die Wasserbehörde hat dazu ein Lehrvideo erstellt. ^[1]Die Verrohrung hat mehrere Phasen, siehe beigefügte schematische Zeichnung:

1. Wasser fließt durch eine Sandschicht unter dem Deich und steigt hinter dem Deich auf, wodurch ein Brunnen entsteht
2. Das unter dem Deich fließende Wasser nimmt Sand mit und lagert ihn auf der Grabensohle oder auf dem Boden hinter dem Deich ab. Es entsteht ein Rohr. Die Länge des Rohres hängt von der Förderhöhe über dem Deich ab.
3. Ab einer bestimmten Rohrlänge nimmt die Erosion progressiv zu, da der Widerstand mit zunehmender Rohrlänge abnimmt.
4. Wenn eine Verbindung mit dem Außenwasser hergestellt wurde, fließt das Wasser schneller und nimmt noch mehr Sand mit.Der unter dem Deich entstandene Hohlraum kann so groß werden, dass der Deich absinkt; Dies kann zum Durchbruch führen.

Wenn die Rohrleitungen nicht rechtzeitig gestoppt werden, führt dies zu Setzungen oder Deichbruch.

Sandtragend oder hinter dem Deich nach Hochwasser

Das Zwangsstoppen von Rohrleitungen erfolgt in der Regel durch lokales Anheben des Wasserspiegels an der Austrittsstelle des Wassers (Einfassung des Brunnens). Der Name "Kisten" kommt daher, dass früher eine Holzkiste darum herum gestellt wurde, heute meist mit Sandsäcken.

Ein Sandkasten, der gegen die innere Deichzehe trägt

In der Zeit nach dem Flusshochwasser 1995 wurde viel über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Rohrleitungen geforscht^[2]. Als sehr globaler Test für das Auftreten von Rohrleitungen kann folgende Formel verwendet werden:
${displaystyle (Delta H-0,3d)]{frac {Delta H_{c}}{gamma }}}$
in welchem
${Anzeigestil Delta H}$ über die Bodenstruktur fallen (m)
${Displaystil Delta H_{c}}$ kritischer Zerfall (m)
${displaystyle d}$ Dicke der bedeckenden Tonschicht (m)
${Displaystil-Gamma }$ Sicherheitsfaktor

Die minimale Versickerungslänge (dh von der äußeren Zehe bis zur inneren Deichzehe) lässt sich mit der Bligh-Formel grob bestimmen. Diese Formel besagt, dass die minimale Versickerungslänge etwa das 15-fache der kritischen Druckhöhe über dem Deich beträgt (${Displaystil Delta H_{c}}$). Reicht diese Länge nicht aus, muss an der Innenseite des Deiches eine ca. 1 m dicke und so breite Rohrberme aus Ton angebracht werden, dass der Abstand vom äußeren Fuß zum inneren Fuß (der Berme) nun das 15-fache beträgt die kritische Wassersäule dünne Sandschichten unter dem Ton, diese Formel zeigt zu schnell an, dass die Möglichkeit einer Verrohrung besteht; Es ist daher besser, eine Formel zu verwenden, die auch den Sickerweg, die Dicke des Sandpakets und die Körnung dieses Sandes enthält. Aus Recherchen von Sellmeijer (siehe oben ^[2], Formel 5.8 zeigt, dass auch die Verteilung der Körner und deren Rollwiderstand eine Rolle spielen.

Vor allem beim Wechsel zu a Hochwasserrisikoansatz Bei der Beurteilung von Deichen zeigte sich, dass die Wahrscheinlichkeit eines Versagens durch Rohrleitungen erheblich war. Eine Bestandsaufnahme der Deiche zwischen 2010 und 2015 ergab, dass bei einigen getesteten Deichen (500 von 1000 km) ^[3] entsprach nicht den Anforderungen. Dieses Problem tritt besonders bei Deichen mit einer Sandschicht unter dem Ton auf. Dieses primärer Hochwasserschutz kann "einfach" mit einer Tonrohrberme unten an der Deichinnenseite verstärkt werden. In der Praxis scheint dies nicht so einfach zu sein, da es oft Gebäude oder Naturwerte gibt, wo die Stützberme liegen sollte, was den Bau einer solchen Berme praktisch schwierig macht.

Alternativ wird nun auch senkrecht unter der Innenzehe ein wasserdurchlässiges, aber sanddichtes Geotextil aufgebracht. Dadurch wird das Durchsickern nicht gestoppt, aber die Bildung eines Rohres verhindert. Eine wasserdichte Abschirmung ist weniger attraktiv, da die Versickerungslänge zwar zunimmt, aber die Gefahr der Rohrbildung besteht, wenn die Abschirmung nicht über eine große Höhe installiert wird. Der wasserdurchlässige Bildschirm muss nicht so viel Höhe haben.^[4]