Assessing scour potential of unlined rock spillways with the Block Scour Spectrum / Beurteilung der Kolkbildung in nicht ausgekleideten Hochwasserentlastungen in Fels mittels des Block Scour Spectrums

Die Kolkbildung in geklüftetem Fels ist ein bedeutendes Sicherheitsproblem für Talsperren in der ganzen Welt. Die schwerwiegenden Auswirkungen der Erosion im Gründungsbereich von Talsperren und Entlastungsbauwerken können anhand der Kariba-Talsperre und der Ricobayo-Talsperre anschaulich betrachtet werden. Die gängigsten Methoden zur Beurteilung der Kolkbildung im Fels wie die Erodibility Index Methode und das Comprehensive Scour Model berücksichtigen zwar den Einfluss der Klüftung auf die Kolkentwicklung, jedoch nicht die dreidimensionale Mechanik und Kinematik der Felsblockablösung.

In diesem Beitrag wird das Block Scour Spectrum (BSS) vorgestellt, ein dreidimensionaler analytischer Ansatz zur Bestimmung des Widerstands von Felsblöcken gegenüber einer Beanspruchung durch einen hydraulischen Abfluss oder das Auftreffen eines Wasserstrahls. Mit dem BSS kann der Widerstand unterschiedlicher Blocktypen eines Felsverbandes und als eine Funktion der resultierenden Belastungsrichtung bestimmt werden. Die Ergebnisse können anschließend genutzt werden, um beispielsweise die Ausrichtung der Entlastungsrinne oder Verankerungsmaßnahmen zu optimieren. Die Anwendung des BSS wird am Beispiel der Ricobayo-Talsperre in Zamora, Spanien, veranschaulicht, deren Entlastungsrinne durch Kolkbildung massiv beschädigt wurde.