Einfluss der Überwachung auf die Versagenswahrscheinlichkeit von Staustufen

Abstract

Stauanlagen sind von Menschen errichtete Bauwerke zur Zivilisierung des natürlichen Abflusses von Gewässern. Durch Stauregelung dienen diese Anlagen im Falle der Wasserkraftnutzung der Industrie, im Falle der Be- und Entwässerung der Landeskultur sowie als Verkehrsträger der Schifffahrt.

Die wasserwirtschaftliche Auslegung der Anlagen auf gewisse Abflüsse und auch die Bauwerkskonstruktion aus Erdmaterial, Beton oder Stahl und der Untergrund bergen gewisse Restrisiken. Sollten die Anlagen auf zu geringe Belastungen ausgelegt sein oder nicht planmäßig funktionieren, resultiert eine Gefährdung bei Versagen - mit dem damit verbundenen Schadenspotenzial.

Die vorliegende Arbeit hat zwei Schwerpunkte, die beide den Betrieb und die Überwachung von Staustufen behandeln: zum einen werden verschiedene Neuerungen der DIN 19700-13 (2004), unter anderem anhand einer Befragung von Staustufenbetreibern an 155 Anlagenstandorten, diskutiert. Zum anderen werden mit den im Rahmen der Befragung gewonnenen Daten und Informationen aus der Literatur der Einfluss der Überwachung, der Konstruktion und des Betriebs dieser Bauwerke auf die Anlagenversagenswahrscheinlichkeit auf Basis statistischer Berechnungen mit Bayesschen Netzen bewertet.

Barrages are structures built from mankind to civilize the natural discharge of rivers. By regulating rivers, these facilities serve the industrial sector for hydropower, the agricultural sector for irrigation and drainage and the transport sector as carrier for navigation.

The hydrologic and hydraulic design of these structures for certain discharges and also the construction of earth material, concrete or steel as well as the subsoil contain certain residual risks. Should the facilities be designed for insufficient loads or not function as planned, failure could result - with the corresponding damage potential.

The present work contains two main topics that both deal with the operation and the monitoring of barrages: on the one hand, different innovations of the German standard DIN 19700-13 (2004) are discussed, using for example a survey on operation and monitoring of 155 barrages. On the other hand, survey results and literature are used to estimate the influence of monitoring, construction and operation of these structures on the probability of barrage failure on the basis of statistical calculations using Bayesian networks.