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Patent Searching and Data


Title:
MONITORING THE STRUCTURAL INTEGRITY OF DAM STRUCTURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/030527
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for recognizing structural changes in a crest (101) of a dam structure (100), wherein a test signal is transmitted via a test signal line (150) in the form of a cable that is located in the area of the crest (101) of the dam structure (100), and a structural change in the crest (101) of the dam structure (100) is recognized on the basis of an analysis of the transmitted test signal, said analysis of the transmitted test signal including a distributed strain measurement.

Inventors:
AUFLEGER MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/069792
Publication Date:
March 03, 2016
Filing Date:
August 28, 2015
Export Citation:
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Assignee:
UNIVERSITÄT INNSBRUCK (AT)
International Classes:
E02B3/10; E02B7/02; G01M5/00; G01D5/353
Other References:
ROLAND HOEPFFNER ET AL: "Verteilte faseroptische Dehnungsmessungen in Betonbauwerken, Lockergestein und Hangrutschungen", WASSERWIRTSCHAFT, 1 September 2012 (2012-09-01), pages 35 - 41, XP055228756, Retrieved from the Internet [retrieved on 20151116]
Attorney, Agent or Firm:
M PATENT GROUP (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Erkennen von strukturellen Veränderungen einer Krone (101) eines Absperrbauwerks (100), wobei ein Messsignal durch eine im Bereich der Krone (101) des Absperrbauwerks (100) angeordnete Messsignalleitung (150) in Form eines Kabels übertragen wird und wobei eine strukturelle Veränderung der Krone (101) des Absperrbauwerks (100) anhand einer Analyse des übertragenen Messsignals erkannt wird, wobei die Analyse des übertragenen Messsignals eine verteilte Dehnungsmessung umfasst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Notfallfunktion ausgelöst wird, wenn eine strukturelle Veränderung der Krone (101) des Absperrbauwerks (100) erkannt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Notfallfunktion ausgewählt ist aus der Gruppe, die ein Alarmieren einer oder mehrerer Stellen oder eine Betriebsfunktion der das Absperrbauwerk enthaltenden Anlage umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei zusätzlich ein Wasserstand (H) in einem von dem Absperrbauwerk (100) begrenzten Stauraum gemessen wird und die wenigstens eine Notfallfunktion in Abhängigkeit von dem Wasserstand (H) ausgewählt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messsignal- leitung (150) auf der Krone (101) oder in einer Tiefe (D) unter der Krone (101) angeordnet ist, wobei die Tiefe höchstens so bemessen ist, dass die Messsignalleitung oberhalb des Stauziels verläuft.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messsignalleitung (150) höchstens 2 m, 1,5 m, 1 m, 0,5 m, 0,4 m, 0,3 m, 0,25 m, 0,2 m, 0,1 m oder 0,05 m oder zwischen zweien dieser Werte unter der Krone (101) angeordnet ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messsignalleitung (150) im Wesentlichen entlang einer Längsrichtung (L) des Absperrbauwerks (101) verläuft.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messsignalleitung (150) in horizontaler Projektion entlang einer Längsrichtung (L) des Absperrbauwerks eine Länge hat, die wenigstens 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 90% oder 95% oder genau 100% der Länge der Krone (101) entlang der Längsrichtung (L) des Absperrbauwerks (100) entspricht.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine strukturelle Veränderung der Krone (101) des Absperrbauwerks (100) anhand eines Ausbleibens des übertragenen Messsignals oder anhand einer Streuung des übertragenen Messsignals erkannt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Messsignal ein Stromsignal oder Lichtsignal übertragen wird. 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Analyse des übertragenen Messsignals zusätzlich eine verteilte Temperaturmessung umfasst.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Analyse des übertragenen Messsignals eine Brillouin-Optical-Time-Domain-Reflektometrie (BOTDR) und/oder eine Brillouin-Optical-Time-Domain-Analyse (BOTDA) umfasst.

13. Vorrichtung zum Erkennen von strukturellen Veränderungen einer Krone (101) eines Absperrbauwerks, aufweisend eine im Bereich der Krone (101) des Absperrbauwerks (100) angeordnete Messsignalleitung (150) und eine Messsig- nalerzeugungseinheit und eine Messsignalauswerteeinheit, die dazu eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Messsignalerzeugungseinheit und eine Messsignalauswerteeinheit Teile eines Geräts (160) sind, das eine Brillouin- Optical-Time-Domain-Reflektometrie (BOTDR) und/oder eine Brillouin-Optical- Time-Domain-Analyse (BOTDA) durchführt.

15. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei statt der Krone eines Absperrbauwerks ein Brückenträger, eine Straße, ein Gleis oder eine Pipeline überwacht wird.

Description:
Überwachung der strukturellen Integrität von Absperrbauwerken

Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von strukturellen Veränderungen der Krone eines Absperrbauwerks, insbesondere eines Staudamms oder einer Staumauer.

Stand der Technik

Ein Absperrbauwerk ist als Teil einer Stauanlage ein von Menschen geschaffenes Bauwerk, das zumeist im Lauf von Fließgewässern errichtet wird, um einen Stausee entstehen zu lassen und in Kraftwerken Elektrizität zu erzeugen. Übliche Absperrbauwerke sind Staudamm, Staumauer, Staustufe oder Wehr.

Insbesondere die Absperrbauwerke an Talsperren werden entweder als Staumauern oder als Staudämme ausgeführt. Sie verfügen sehr oft über erhebliche Reserven hinsichtlich ihrer Tragsicherheiten, aber auch über erhebliche Gefährdungspotentiale infolge der in der Regel sehr großen Energieinhalte, welche in den Was- servolumen der Stauräume gespeichert sind. Ein Versagen dieser Anlagen kann nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Brüche von Talsperren- Absperrbauwerken (Staudämmen und Staumauern) sind insbesondere möglich durch Versagen der Bauwerke (z.B. Überströmen, Innere Erosion) oder Gewalteinwirkungen, d.h. im Wesentlichen durch menschliches Handeln, wie z.B. verse- hentliches oder mutwilliges Zerstören. Die strukturelle Integrität von Absperrbauwerken kann beispielsweise durch regelmäßige Begehungen und Besichtigungen überwacht werden. Ebenso kann als Vereinfachung eine Überwachung durch Videokameras u.ä. stattfinden, wobei jedoch weiterhin das Videobild überwacht werden muss. Da ein Bruch des Absperr- bauwerks kurzzeitig nach Auftreten einer sichtbaren Beschädigung erfolgen kann, sind die Intervalle der visuellen Überwachung relativ klein zu halten. Insgesamt sind die genannten Arten der Überwachung daher sehr aufwändig und teuer, und darüber hinaus fehleranfällig, wenn sie nicht gewissenhaft durchgeführt werden. Die DE 195 06 180 Cl und DE 196 21 797 AI behandeln ein Verfahren zur Überwachung von Dämmen mit Hilfe von verteilten Temperaturmessungen. Zielsetzung dabei ist das Erkennen von vermehrter Leckage im Deichsohlenbereich. Strukturelle Veränderungen der Deichkrone können damit nicht erkannt werden. Die DE 10 2006 023 588 B3 beschreibt ein Geotextil zur Deichertüchtigung, welches mit Sensorfasern zur gleichzeitigen Deichüberwachung ausgerüstet ist. Die Geotextilien dienen zur Ertüchtigung von Deichböschungen, welche dementsprechend auch nur überwacht werden. Strukturelle Veränderungen der Deichkrone können damit nicht erkannt werden.

Die JP 2001-082934 A und JP 2001-108493 A beschreiben Messsysteme, welche einzelne, definierte Messpunkte aufweisen. Eine räumlich zusammenhängende, kontinuierliche Überwachung von Absperrbauwerken ist nicht möglich. Auch strukturelle Veränderungen der Deichkrone können damit nicht erkannt werden.

Es ist wünschenswert, eine einfache und kostengünstige aber dennoch zuverlässige und möglichst automatische Möglichkeit zur Verfügung zu haben, die strukturelle Integrität der Krone von Absperrbauwerken zu überwachen, um im Schadensfall insbesondere frühzeitig reagieren zu können.

Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von strukturellen Veränderungen der Krone eines Absperrbauwerks, insbesondere eines Staudamms oder einer Staumauer, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Basierend auf umfassender Beschäftigung mit den verschiedensten Versagensformen von Staudämmen und Staumauern und der Berechnung der aus einem Bruch dieser Anlagen entstehenden katastrophalen Flutwellen ist die Erkenntnis entstanden, dass derzeit kein zuverlässiges Talsperrenbruchwarnsystem vorhanden ist und dass eine besonders vorteilhafte Anordnung aus einer im Bereich der Krone installierten Messsignalleitung zur verteilten Messung von Dehnungen bzw. Verformungen besteht. Vorteilhaft dabei sind die örtlich und zeitlich kontinuierli- che Messung und eine sehr robuste Betriebsweise.

Die Erfindung schafft eine einfache und kostengünstige aber dennoch zuverlässige Möglichkeit, um die strukturelle Integrität der Krone von Absperrbauwerken örtlich und zeitlich kontinuierlich zu überwachen, um im Schadensfall insbesondere frühzeitig reagieren zu können. Damit kann beispielsweise die Schadensentwicklung möglicherweise noch rechtzeitig gestoppt oder zumindest in ihrem Umfang und ihren Wirkungen begrenzt und/oder ein Notfallprogramm, insbesondere Evakuierungsmaßnahmen, frühestmöglich begonnen werden. Die Erfindung leistet dies durch Überwachung der Krone des Absperrbauwerks mittels Auswertung bzw. Analyse eines Messsignals, welches über wenigstens eine im Bereich der Krone des Absperrbauwerks verlaufende Messsignalleitung in Form eines Kabels übertragen wird. Unter Kabel wird ein (z.B. mit Isolier- und/oder Schutzmaterial) ummantelter ein- oder mehradriger Verbund von Ein- zelleitungen (Adern bzw. Fasern) verstanden. Die Analyse des übertragenen Messsignals beinhaltet eine verteilte Dehnungsmessung, insbesondere mittels Brillouin-Optical-Time-Domain-Reflektometrie

(BOTDR) und/oder Brillouin-Optical-Time-Domain-Analyse (BOTDA), so dass aus der Analyse des übertragenen Messsignals Informationen über die Unversehrtheit und den Verformungszustand der Messsignalleitung und deren unmittelbarer Umgebung erhalten werden. Die Übertragung und/oder Auswertung erfolgt kontinuierlich oder regelmäßig in vorzugsweise geringen zeitlichen Abständen, so dass eine kontinuierliche oder im Wesentlichen kontinuierliche Überwachung der strukturellen Integrität erfolgen kann. Zeigt das Messsignal eine strukturelle Ver- änderung der Krone des Absperrbauwerks an, kann dies unmittelbar zum Auslösen wenigstens einer Notfallfunktion führen. Die auszulösende Notfallfunktion ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Alarmieren einer oder mehrerer privater oder öffentlicher Stellen (Betreiber, Wachdienst, Katastrophenschutz, Polizei, Feuerwehr, Rettung, Hilfswerke usw.) oder eine Betriebsfunktion der das Absperr- bauwerk enthaltenden Anlage (z.B. Talsperre), z.B. das Öffnen von Ablässen (z.B. Grundablass, Hochwasserentlastung), Beenden einer Stromerzeugung usw.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass es bei nahezu allen bekannten Versagensursachen (u.a. bei Überströmen sowie Gründungsversagen / Innere Erosion, aber auch bei mutwilliger Beschädigung) in einem vergleichsweise frühen Stadium der Schadensentwicklung zu erheblichen Verformungen bzw. Strukturänderungen im Bereich der Krone des Absperrbauwerks kommt.

Im Bereich der Krone bedeutet, dass die Messsignalleitung auf der Krone oder bis zu einer bestimmten Tiefe unter der Krone verlegt ist, so dass strukturelle Veränderungen der Krone (d.h. der Oberseite des Absperrbauwerks) noch erkannt werden können. Vorzugsweise ist die Tiefe höchstens so bemessen, dass die Messsignalleitung oberhalb des Stauziels verläuft. Das Stauziel ist die Wasserspiegelhöhe, die nach ihrer Zweckbestimmung für den normalen Betriebszustand im Regelfall zulässig ist. Weiter vorzugsweise beträgt die Tiefe höchstens 2 m, 1,5 m, 1 m, 0,5 m, 0,4 m, 0,3 m, 0,25 m, 0,2 m, 0,1 m oder 0,05 m bzw. liegt zwischen zweien dieser Werte.

Die Folgen des Versagens von Absperrbauwerken sind in hohem Maße vom Zeit- punkt des Erkennens des Versagens abhängig. Die Erfindung konzentriert sich auf das rechtzeitige Erkennen von bedeutsamen strukturellen Veränderungen im Bereich der Absperrbauwerkskrone. Neben einer Messsignalleitung sind hierzu lediglich eine Messsignalerzeugungseinheit und eine Messsignalauswerteeinheit notwendig. Die Messsignalerzeugungseinheit und die Messsignalauswerteeinheit sind zweckmäßigerweise in einem gemeinsamen Gerät integriert. Zweckmäßigerweise sind die Messsignalerzeugungseinheit und/oder die eine Messsignalauswerteeinheit beabstandet vom Absperrbauwerk, beispielsweise an einem benachbarten Hang, angeordnet. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung der Einheit(en), die möglicherweise zu einem Funktionsausfall führen würde, reduziert.

Vorzugsweise wird die Überwachung der Krone des Absperrbauwerks mit der Messung des Wasserstands im Stauraum (und damit mit dem Gefährdungspotential) verknüpft. Dadurch kann eine automatische Bewertung der Gefährdungssituation erfolgen, wobei in Abhängigkeit davon vorzugsweise dann automatisch über die Art der auszulösenden Notfallfunktion entschieden wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Messsignalleitung zwischen der Messsignalerzeugungseinheit und der Messsignalauswerteeinheit, wobei die Messsignalerzeugungseinheit an einem Ende der Messsignalleitung und die Messsignalauswerteeinheit an dem anderen Ende der Messsignalleitung angeordnet sind. Dies führt zu einem einfachen Aufbau der Vorrichtung.

Vorteilhafterweise wird die Messsignalleitung entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks, d.h. quer zur Fließrichtung des gestauten Gewässers, verlegt.

Hierdurch lässt sich ein großer Bereich des Absperrbauwerks auf einfache Weise überwachen. Der Verlauf der Messsignalleitung kann im Wesentlichen horizontal gerade sein. Er kann auch kurvig oder eckig horizontal sein und/oder auch vertikale Anteile aufweisen. Er hat jedenfalls in horizontaler Projektion entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks eine Länge, die zweckmäßigerweise einem bedeutenden Anteil (vorzugsweise wenigstens 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 90% oder 95% oder genau 100%) der Länge der Krone entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks entspricht, da im Wesentlichen nur dieser Anteil auch überwacht wird.

Vorteilhafterweise wird die Messsignalleitung einfach entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks verlegt. Dabei handelt es sich um eine einfache Ausführungsform mit minimaler Leitungslänge.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Messsignalleitung entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks hin und zurück, d.h. ein- oder mehr- fach umkehrend verlegt. Dies erhöht zwar die nötige Leitungslänge, erhöht aber auch das überwachte Volumen und die Erfassungssensitivität. Beispielsweise kann die Messsignalleitung an der Wasserseite der Krone des Absperrbauwerks in eine Richtung und an der Luftseite der Krone des Absperrbauwerks in die andere Richtung verlegt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Messsignalleitung in einer ersten Tiefe der Krone des Absperrbauwerks in eine Richtung und in einer zweiten, sich von der ersten unterscheidenden Tiefe der Krone des Absperrbauwerks in die andere Richtung verlegt sein. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Messsignalleitung in der Ebene und/oder in die Tiefe mäanderförmig mehrfach umkehrend verlegt sein.

Vorzugsweise ist die Messsignalleitung entlang der Längsrichtung des Absperrbauwerks eine ungerade Anzahl oft umkehrend hin und zurück verlegt. Somit befinden sich beide Enden der Messsignalleitung auf derselben Seite des Absperrbauwerks, was den Aufwand für die Signaleinspeisung und Signalauswertung re- duziert. Die Messsignalauswerteeinheit ist dazu eingerichtet, eine strukturelle Veränderung des Absperrbauwerks durch Auswerten des Messsignals zu erkennen. Dies kann im einfachsten Fall das Ausbleiben des Messsignals bei Beschädigung der Messsignalleitung sein. In Abhängigkeit vom konkreten Typ der Messsignalleitung und der Messsignalerzeugung sind hier jedoch unterschiedliche Varianten bevorzugt.

Als Messsignale können insbesondere Strom (z.B. Kontrolle der Spannung einer großen elektrischen Schleife; Dehnungsmessstreifen) und/oder Licht (Kontrolle der Durchgängigkeit von Glasfaserkabeln oder Kontrolle der Dehnung und Temperatur durch verteilte faseroptische Dehnungs- und Temperaturmessungen) verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Gleich- oder Wechselstrom- signal über eine als ein-, zwei- oder mehradriges Kabel ausgebildete Messsignalleitung übertragen. Eine Beschädigung der Krone, die zu einer Beschädigung des Kabels führt, wird als Veränderung des übertragenen Messsignals erkannt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Wechselstromsignal über ein als Koaxialkabel oder als (insbesondere geschirmtes) Kabel mit verdrillten Adernpaaren (Twisted Pair) ausgebildete Messsignalleitung übertragen. Eine Beschädigung der Krone, die zu einer Beschädigung des Kabels führt, wird als Veränderung des übertragenen Messsignals erkannt. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Lichtsignal über eine als Glasfaser ausgebildete Messsignalleitung übertragen. Eine Beschädigung der Krone, die zu einer Beschädigung des Kabels führt, wird als Veränderung des übertragenen Messsignals erkannt. Die Überwachung erfolgt beispielsweise durch die sich ständig wiederholende bzw. kontinuierliche Kontrolle der Lichtdurchgän- gigkeit der Leitung mit einer geeigneten Technologie, insbesondere mittels Lasertechnik, und/oder durch die sich ständig wiederholende bzw. kontinuierliche Durchführung und automatische Auswertung von verteilen Dehnungs- und Temperaturmessungen mit Hilfe einer geeigneten Lasertechnik.

Verteilte faseroptische Messungen erlauben das Ermitteln von Temperatur- und Dehnungsänderungen entlang einer Glasfaser. Diese Art von faseroptischer Messung basiert auf der Brillouin-Streuung von Laserlicht und kann vorteilhafterweise mit einer Standard-Single-Mode-Lichtleitfaser durchgeführt werden. Weil die Bril- louin-Frequenz von der Dehnung der Faser abhängt, ist es möglich, eine Korrelation zwischen Frequenzverschiebung und Dehnung herzustellen. Da jedoch die Deh- nungsverteilung nicht von einer Änderung der Temperaturverteilung zu unterscheiden ist, ist eine gleichzeitige Messung der Brillouin-Frequenzverschiebung und der spontanen Brillouin-Leistung sinnvoll, um Querempfindlichkeit zu vermeiden. Dies ermöglicht, eine Dehnungsveränderung von einer Temperaturveränderung zu trennen. Diese Technik erlaubt die Messung von Temperatur und Deh- nung in einer vollständig verteilten Art und Weise über die gesamte Länge eines Standard-Singlemode-Lichtwellenleiters von beispielsweise bis zu 30 km. Bei der Dehnungsmessung beträgt die örtliche Auflösung ca. 1,0 m, d.h. dass entlang einer Glasfaser etwa jeden Meter ein Messwert ermittelt werden kann. Je nach Ausstattung eines Bauwerks oder Geländes lassen sich somit detaillierte, mehrachsige Dehnungsbilder und örtliche Anomalien aufzeigen und mit hoher Genauigkeit lokalisieren. Grundsätzlich wird zur verteilten faseroptischen Dehnungsmessung ein Gerät, welches auf der Brillouin-Optical-Time-Domain-Reflektometrie (BOTDR) oder der Brillouin-Optical-Time-Domain-Analyse (BOTDA) basiert, benötigt.

BOTDR-Geräte sind bevorzugt, da sie im Gegensatz zu BOTDA-Geräten keinen beidseitigen Zugang zur Glasfaser benötigen. Die Messungen erfolgen, indem von dem Gerät in eine angeschlossene Glasfaser Laserimpulse geschickt werden und die Frequenzverschiebung des rückgestreuten Lichts gemessen wird. Über die Laufzeiten zwischen ausgesandtem Laserimpuls und empfangenem, rückgestreutem Licht wird der Ort der entsprechenden Frequenzverschiebung in der Faser bestimmt (örtliche Auflösung). Die verteilte faseroptische Dehnungsmessung bietet gegenüber anderen Methoden den erheblichen Vorteil, dass Verformungen quantifiziert werden können. Hierdurch wird eine signifikant höhere Aussagekraft und Zuverlässigkeit hinsichtlich der zu detektierenden Versagensmechanismen ermöglicht. Hierdurch ist es möglich, strukturelle Veränderungen erst dann zu melden, wenn sie über die üblichen thermisch induzierten Verformungen hinaus- gehen. In Abhängigkeit von der Stärke der Veränderung wird vorzugsweise dann auch automatisch über die Art der zu alarmierenden Stelle entschieden (nur Betreiber, Betreiber und Katastrophenschutz usw.).

Wenngleich die Erfindung im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Absperrbau- werke beschrieben wird, ist sie ebenso zur Überwachung anderer länglicher Bauwerke, wie z.B. Brückenträger, Straßen, Gleise, Pipelines o.ä. vorteilhaft einsetzbar.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt einen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überwachten Staudamm in einer Querschnittsansicht.

Figur 2 zeigt den Staudamm aus Figur 1 in einer Frontalansicht von der Wasserseite her. Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezug- nähme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt Figur 1 ein hier als Staumauer 100 ausgebildetes Absperrbauwerk zum Aufstauen eines Gewässers 200 mit einer Wasserhöhe H in einer Querschnittsansicht und Figur 2 in einer Frontalansicht von der Wasserseite her.

Die Staumauer 100 wird an ihrer Oberseite durch eine Krone ("Mauerkrone") 101 begrenzt und begrenzt ihrerseits einen Stauraum (in der Figur links). Im dargestellten Beispiel ist im Bereich der Krone in einem Abstand A von der wasserseiti- gen bzw. stauraumseitigen Kronenkante in einer Tiefe D eine hier als Lichtwellen- leiter bzw. Glasfaserkabel 150 ausgebildete Messsignalleitung verlegt, die sich entlang einer Längsrichtung L der Staumauer 100 im Wesentlichen horizontal über eine Länge erstreckt, die, wie in Figur 2 deutlich wird, im Wesentlichen (hier zumindest 95%) der Länge der Staumauer 100 in Richtung L entspricht. Das Glasfaserkabel 150 ist mit einer Signalerzeugungs- und Auswerteeinrichtung 160 verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als BOTDR-Gerät ausgebildet ist. Von diesem BOTDR-Gerät werden in das Glasfaserkabel 150 Laserimpulse geschickt, wobei die Frequenzverschiebung des rückgestreuten Lichts gemessen wird. Über die Laufzeiten zwischen ausgesandtem Laserimpuls und empfangenem, rückgestreutem Licht wird der Ort der entsprechenden Frequenzverschiebung in dem Glasfaserkabel 150 bestimmt. Das Maß der Frequenzverschiebung gibt ein Maß für die Dehnung der Glasfaser an dieser Stelle an, welche wiederum mit der Dehnung des die glasfaserumgebenden Staumauermaterials, hier insbesondere Beton, korreliert ist. Vorzugsweise wird das Glasfaserkabel 150 bereits bei der Herstellung der Staumauer 100 verlegt, insbesondere in den Beton mit eingegossen. Sie kann jedoch ebenso nachträglich verlegt werden, indem beispielsweise die Staumauer mit einer Ausnehmung versehen wird, das Glasfaserkabel 150 in die Ausdehnung einge- bracht und dort zweckmäßigerweise vergossen wird, um eine dehnungsübertra- gende Wirkverbindung zwischen dem Glasfaserkabel und der Staumauer herzustellen. Alternativ dazu kann das Glasfaserkabel auch in der Ausnehmung oder auf der Krone an mehreren Punkten fest mit der Staumauer verbunden werden, so dass auf diese Weise die Dehnung zwischen den mit der Staumauer verbundenen Punkten ermittelbar ist. Dadurch sinkt zwar die Ortsauflösung der Messung, jedoch wird der Befestigungsaufwand reduziert.

Besteht die Staumauer aus mehreren separat hergestellten Blöcken, befinden sich zwischen diesen Blöcken üblicherweise mehr oder weniger große Dehnungsfugen. Zweckmäßigerweise wird die Messsignalleitung im Bereich dieser Fugen so angeordnet, dass eine übliche thermisch induzierte Dehnung das Messsignal nicht so beeinflusst, dass eine strukturelle Veränderung angenommen wird, sondern dass die Messsignalleitung an den Fugen zwischen den einzelnen Staumauerblöcken so befestigt und bemessen wird, dass erst bei über die üblichen thermisch induzier- ten Verformungen hinausgehenden Deformationen signifikante Messsignale auftreten.

Kommt es nun im Bereich der Krone 101 der Staumauer 100 zu einer strukturellen Veränderung, wird das Glasfaserkabel 150 gedehnt oder möglicherweise an einer oder mehreren Stellen unterbrochen. Beide Alternativen sind im Messsignal erkennbar, wobei zusätzlich aus dem Ausmaß der Frequenzverschiebung auf den Grad der Dehnung und damit das Maß der strukturellen Veränderung geschlossen werden kann. Wird durch Auswertung des Messsignals in dem BOTDR-Gerät 160 festgestellt, dass ein vorgegebener Dehnungsschwellwert überschritten ist, wird automatisch von dem BOTDR-Gerät 160 (welches in zweckmäßigerweise in einem Gebäude angeordnet ist) eine entsprechende Notfallfunktion ausgelöst, insbesondere ein Warnsignal bzw. Alarmsignal an eine zuständige Stelle übertragen. Die Auswahl der Empfänger des Alarmsignals erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit vom Aus- maß der strukturellen Veränderung. Bei einer geringen strukturellen Veränderung kann lediglich der Betreiber informiert werden, wohingegen bei einer größeren strukturellen Veränderung zweckmäßigerweise auch öffentliche Stellen wie z. B. Polizei, Feuerwehr oder Katastrophenschutz, alarmiert werden. Zweckmäßigerweise wird die Auswahl der zu alarmierenden Stelle auch von der Wasserhöhe H abhängig gemacht, so dass bei einer geringen Wasserhöhe ebenfalls lediglich der Betreiber und bei einer großen Wasserhöhe auch öffentliche Stellen alarmiert werden. Die Alarmierung kann über drahtgebundene oder drahtlose Übertragungsverfahren, wie z. B. Telefon, Funk, Mobilfunk, Satellitenverbindung usw. erzeugen.

Zusätzlich zur Alarmierung kann die auszulösende Notfallfunktion auch eine Betriebsfunktion der das Absperrbauwerk enthaltenden Anlage (z.B. Talsperre) sein, z.B. das Öffnen von Ablässen. Zusammenfassend betrifft eine Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren zum Erkennen von schwerwiegenden strukturellen Veränderungen an Staudämmen oder Staumauern, wobei im Kronenbereich dieser Bauwerke an geeigneter Stelle typischerweise über dem Stauziel eine mit einer automatischen Messeinheit verbundene Messsignalleitung in geeigneter Weise über die gesamte Länge oder eine bedeutende Teillänge des Bauwerkes integriert wird, so dass bei einer schwerwiegenden strukturellen Veränderung des Bauwerks ein eindeutiges Messsignal registriert wird und hierdurch die strukturelle Veränderung erkannt wird.