Protection Techniques for the Defence of Old Dikes at the Seepage Area

Die vorliegende Arbeit präsentiert neue Erkenntnisse über die Böschungssicherung mit Sandsäcken bei der Verteidigung von Altdeichen. Altdeiche mit sandigem Bodenaufbau, ungünstigen Abmessungen sowie lückenhafter Grasnarbe können das auflaufende Hochwasser häufig nicht sicher wehren und sind bei fehlenden Deichverteidigungswegen nur mit erheblichem Aufwand zu verteidigen. Aus der Schadenanalyse ist zu entnehmen, dass die binnenseitige Böschung bei sandigen Altdeichen hinsichtlich der Standsicherheit besonders gefährdet ist. Aus der Praxis ist daher eine Vielzahl von Anleitungen zur Deichverteidigung entstanden. Der Vergleich von verschiedenen möglichen Bemessungsansätzen zeigt erhebliche Abweichungen bei der Dimensionierung der Sandsacklagen. Wirtschaftliche Aspekte sind wegen erheblicher Kosten, die mit einer Deichverteidigung verbunden sind, unverzichtbar. Die Untersuchungen zur Sicherung der Sickerfläche wurden mit 3 verschiedenen Deichmodellen durchgeführt. Mit einen kleinmaßstäblichen Deichmodell können die Versagensmechanismen studiert und bereits grundsätzliche Überlegungen erzielt werden. Zum Ausschluss von Maßstabseffekten müssen die Untersuchungen an einem Naturmodell durchgeführt werden. Die Ergebnisse der physikalischen Versuche wurden mit einem numerischen Modell bestätigt. Für die numerischen Untersuchungen wurden als Modelleingangsparameter die Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte gefüllter Sandsäcke bestimmt. Weiterhin findet die mechanische Stabilisierung von Sandsacksicherungen im rechnerischen Nachweis über die Berücksichtigung der Kohäsion statt. Werte für die Kohäsion wurden in einem physikalischen Versuch ermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass für eingestaute Altdeiche mit sandigem Aufbau und praxisgemäßen Abmessungen eine wirtschaftliche Böschungssicherung mit wenigen Sandsacklagen durchgeführt werden kann. Es werden Empfehlungen zur Deichverteidigung gegeben.The work in hand presents new knowledge about the sandbag protection techniques for the defence of old dikes. Old dikes with sandy structure, unfavourable geometry as well as incomplete turf cannot always resist the rising floodwater and can be only defended with considerable effort, when dike defence ways are missing. Damage analyses show that the inland side of the embankment of sandy dikes is endangered particularly with regard to stability. A variety of dike defence instructions have arisen from the practice. The comparison of different, existing design ideas show considerable deviations for the dimension of the sandbag layer. Economic aspects are indispensable considering the enormous cost associated with dike defence. Investigations of the stability of the seepage area were carried out using three different dike models. The failure mechanism was studied with a small scale dike model and fundamental results were obtained. To exclude scaling effects, further the examinations were carried out using a natural model. The results of the hydraulic tests were confirmed by a numerical model. For the numeric models the permeability of filled sandbags was determined. The mechanical stabilisation of sandbag layers is considered in the stability calculations with the cohesion. The cohesion values were founded by supplementary tests. The results of this work show that for old dikes with sandy construction and realistic geometry, safeguarding can be carried out with only a few sandbag layers. Recommendations for the future defence of dike are given