Veranlassung:

Das Hochwasserereignis im Juli 2021 in Westdeutschland und Belgien hat eindringlich vor Augen geführt, dass bei extremen Hochwasserereignissen große Schäden an der Infrastruktur entstehen können. Eine kritische Komponente in diesem Kontext bilden Brücken, von denen im Juli 2021 alleine im Ahrtal über 80 Stück beschädigt bzw. zerstört wurden (Bilder unten). Sie können einerseits durch Verklausung, Rückstau oder Versagen eine entscheidende Rolle in der Verstärkung von Hochwasserauswirkungen spielen und sind andererseits für die Katastrophenhilfe, die im Schadensfall beeinträchtigt wird, von fundamentaler Bedeutung. Außerdem kann von beschädigten und teilversagten Brücken in der Folge auch eine Gefährdung für weitere Infrastrukturelemente (z.B. Hochwasserschutzdeiche) ausgehen, da das lokale Strömungsfeld grundlegend verändert werden kann.

Über die komplexen Wechselwirkungen und das Schadenspotential, welches von Brücken unter extremen Abflussbedingungen ausgehen kann, liegen bisher kaum systematische Erkenntnisse vor.

Zielsetzung:
Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden die komplexen hydraulischen und morphologischen Wechselwirkungen im Nahbereich von Brücken für Extremabflussbedingungen weitergehend untersucht. Zentrales Element bilden hierbei physikalische Modellversuche im Maßstab 1:25 mit beweglicher Sohle. Damit werden mögliche Schadensfälle verschiedener Brückentypen untersucht, die von Durchflüssen jenseits der Bemessungsabflüsse ausgelöst werden. Dazu zählen u. a. hydraulische Lasten, Einflüsse von Schwemmgut und Verklausung, morphodynamische Effekte sowie strukturelle und geotechnische Versagensfälle und deren Auswirkungen auf angrenzende Hochwassersschutz-Einrichtungen.

Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Untersuchungen sollen in einer weiteren Projektphase zu einer Arbeitshilfe beitragen, die relevante Überlegungen und empfohlene Handlungsweisen bezogen auf die Risikobewertung von Brücken im Extremhochwasserfall zusammenfasst und somit eine Grundlage für die Katastrophenhilfe bilden kann.

Begleitet wird das Projekt durch numerische Modellierungen (Dr.-Ing. Peter Oberle, IWU-WB) und geotechnische Beratung (Dr.-Ing. Andreas Bieberstein, KIT-IBF).