CRUEX++
Einschätzen von extremen Überschwemmungen in alpinen Einzugsgebieten zur Überprüfung der Dammsicherheit.

Der Erfolg eines jeden Energieanlagenbetreibers hängt langfristig von der Sicherheit der Strukturen und Einrichtungen ab – ob im Sinne der Bauwerksicherheit oder auch im Sinne der Versorgungssicherheit. Gruner und Stucky unterstützen Sie bei der Durchführung von Sicherheitsprüfungen für Ihre Wasserkraftanlagen, die auf wissenschaftlich fundierten Kenntnissen und auf dem aktuellen Stand der Technik basieren.

Bei der Abschätzung extremer Überschwemmungen hat die zuständige Aufsichtsbehörde ihre Richtlinien an neue wissenschaftliche Standards angepasst. Bei Gruner und Stucky können unsere Hydrologie-Experten mithilfe hochleistungsfähiger, hydrologischer Modelle und der neuesten Methode, CRUEX ++, Hochwasserschätzungen durchführen. In der Tat haben unsere Experten zur Entwicklung dieser Methode und zu deren Einführung in die aktuellen Best Practice beigetragen.

Bei Gruner und Stucky können wir jetzt CRUEX ++ als Service anbieten. CRUEX ++ ist eine neue Methode, die kürzlich entwickelt wurde, um extreme Überschwemmungen in alpinen Einzugsgebieten zur Überprüfung der Dammsicherheit abzuschätzen.

 

Warum müssen extreme Überschwemmungen abgeschätzt werden können?

In der Schweiz wurden 162 Grossstaudämme gebaut (Höhe über 15 m, gemäss der Definition der Internationalen Kommission für Grossstaudämme). Dies entspricht ungefähr 20 Dämmen pro 5'000 km2 und damit einer der höchsten Staudammdichten der Welt. Ein Vergleich zum führenden europäischen Wasserkraftproduzenten Norwegen: Dort beträgt die Staudammdichte ungefähr 4 Staudämme pro 5'000 km2. Und in China, dem weltweit führenden Wasserkraftproduzenten, liegt sie bei 11,5 Dämmen pro 5'000 km2.

Aufgrund dieser hohen Staudammdichte in Verbindung mit einer hohen Bevölkerungsdichte ist die Hochwassersicherheit und deren Gewährleistung ein entscheidendes Thema für Schweizer Ingenieure. In den frühen neunziger Jahren ermöglichten die technologischen und wissenschaftlichen Fortschritte die Initiierung eines Forschungsprojekts zum Thema "Abschätzung von extremen Hochwassern" mit dem Ansatz des wahrscheinlichen maximalen Niederschlags und des wahrscheinlichen maximalen Hochwassers (PMP-PMF). Dieses Projekt hiess CRUEX und wurde vom ehemaligen Bundesamt für Wasser und Geologie (FOWG), heute Bundesamt für Umwelt (FOEN), finanziert. Neben der Erstellung von PMP-Karten für die Schweiz wurden verschiedene Modelle und Methoden entwickelt. Im Jahr 2012 waren die methodischen Entwicklungen im Bereich der Schätzungen extremer Überschwemmungen für die Überprüfung der Sicherheit von Staudämmen noch nicht vollständig abgeschlossen. Dies führte das Bundesamt für Energie (SFOE) zu der Entscheidung, das Forschungsprojekt CRUEX ++ zu initiieren. Ziel war es, eine klare und zuverlässige Methode zur Abschätzung extremer Überschwemmungen für Dammsicherheitsprüfungen zu entwickeln, welche die derzeitigen Mängel ausgleichen kann. Das CRUEX ++-Projekt war interdisziplinär und konnte von der Zusammenarbeit verschiedener Akteure aus verschiedenen Bereichen profitieren, die bereits an früheren Entwicklungsphasen an der EPFL (Ecole Polytechnicque Fédérale de Lausanne) beteiligt waren.

Verbesserung der Dammsicherheit

Im Zusammenhang mit der Sicherheit von Staudämmen sind zuverlässige Methoden zur Schätzung von Überschwemmungen erforderlich, um eine ausreichend ausgelegte Überlaufkapazität zu gewährleisten. Der heutige Stand der Technik ermöglicht es uns, dieses Thema aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Statistische Hochrechnungen sind gängige Praxis, garantieren jedoch nicht, dass alle Anforderungen an die Überprüfung der Sicherheit von Staudämmen erfüllt werden. Aufgrund der Entwicklung der Datenanalyse in den letzten Jahren wurde die Rechenleistung auf ein Niveau gebracht, auf dem hydrologische Modelle unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden können. Die Praktiker sind jedoch mit der hydrologischen Modellierung noch nicht sehr vertraut und ihr Potenzial wird nicht voll ausgeschöpft. Die Forschungsarbeiten zu Cruex ++ entwickelten einen Ansatz, der Statistiken und hydrologische Modellierungstechniken kombiniert, um eine innovative gebrauchsfertige Methodik vorzuschlagen, mit der das komplexe Problem der Schätzungen von extremem Hochwasser angegangen werden kann.

Warum CRUEX ++ im Vergleich zu anderen Ansätzen verwenden?

Der Hauptvorteil der Methodik besteht darin, dass wir mithilfe der hydrologischen Simulation extreme Hochwasser-Hydrografen abschätzen und der simulierten Spitzenentladung eine Rücklaufzeit zuordnen können – unter Berücksichtigung einer deterministisch bestimmten oberen Abflussgrenze unter Bezugnahme des PMP-PMF-Ansatzes.

Die Methodik kombiniert somit die Möglichkeit von Hochwassereindämmungsschätzungen mit der Kenntnis der Eintrittswahrscheinlichkeit der Spitzenentladung des Ereignisses, die normalerweise eine Referenzgrösse in den Hochwassersicherheitsrichtlinien ist. Einfacher ausgedrückt ist CRUEX ++ genauer und vollständiger als frühere Methoden.

Unser Team, einschliesslich Dr. Zeimetz, steht Ihnen zur Verfügung, um Sie zu beraten und Studien und Überprüfungen durchzuführen, die den jüngsten Anforderungen der Behörden entsprechen. Viele Versorger haben uns bereits vertraut.

Ihr Ansprechpartner

Marcelo Leite Ribeiro
Abteilungsleiter, HYD Hydroelectric plant
+41 21 637 15 74 | bWxlaXRlcmliZWlyb0BzdHVja3kuY2g=

Stucky AG
Rue du Lac 33
CH-1020 Renens VD 1

Dieser Artikel basiert auf und zitiert aus der Arbeit von Dr. Fränz Zeimetz. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in seiner Doktorarbeit unter https://infoscience.epfl.ch/record/225305?ln=en

Das Cruex ++ Logo wurde von der the Fondation Le Relais entwickelt.