Dichtigkeitsüberprüfung an einem Staudamm

Aufgrund von einigen Indizien war ein ca. 70 m langer Staudamm als undicht und instabil anzusehen. Zur Überprüfung des Aufbaus des Dammes und zur Detektion möglicher Wasserwegigkeiten wurden verschiedene geophysikalische Verfahren entlang von ins-gesamt 8 Profilen (siehe Abb.1) eingesetzt.

Abb. 1: Lage der Messprofile
 

Die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungsmethoden sind im folgenden dargestellt:

Eigenpotential:
Die Ergebisse sind in Abb.2 zu ersehen. Dabei sind zwei Anomaliebereiche deutlich erkennbar: Bei Profilmeter 27 deutet eine Anomalie auf eine Wasserbeweglichkeit von der Wasser- zur Luftseite hin. Auf der Dammkrone wurden Werte von -60 mV gemessen, auf der Luftseite Werte von -20 mV, d.h. es wird sichtbar, dass zur  Zeit Wasserbewegungen in Richtung Luftseite durch den Damm hindurch stattfinden. Im Bereich des Bauwerks ist eine größere Anomalie festgestellt worden: Hier reichen die Werte von –110 mV (Stegbereich) bis –40mV im Schachtbereicht (Luftseite). Diese zweite Anomalie dürfte im wesent-lichen auf das Bauwerk zurückzuführen sein, d.h. möglicherweise vorhandene Wasser-wegigkeiten sind in diesem Bereich nicht eindeutig durch Eigenpotential-Messungen zu identifizieren. Die durch das Bauwerk hervorgerufenen Fließpotentiale sind in jedem Fall größer als es Fließpotentiale sein können, deren Ursachen in „Umläufigkeiten“ liegen.

Abb. 2: Ergebnis der Eigenpotentialmessungen

Mise-à-la-masse:
Durch die Mise-à-la-masse-Messungen (Abb.3) konnte eine sehr deutliche Anomalie festgestellt werden, die sich über den Bereich zwischen Profilmeter 24 und 26 erstreckt. Typi-scherweise liegt die Hauptwasserwegigkeit unterhalb der sogenannten 0-Linie, dem Wendepunkt zwischen positiven und negativen Potentialdifferenz- Messdaten. Die Polaritätsänderung (von – nach +) der Potentialdifferenz zeigt dabei den „Hauptweg“ der elektrischen Stromlinien. Somit lässt sich die Wasserwegigkeit indirekt bestimmen. Die „geschlängelte“ Linie ist auf Effekte der Morphologie des Dammes zurückzuführen. Es ist davon auszugehen, dass in diesem gesamten Bereich eine Wasserwegigkeit vorliegt.

Abb. 3: Ergebnis der Mise-à-la-masse-Messungen

Im nördlichen Dammbereich ist ein Maximum negativer Messwerte zu erkennen, das auf den unmittelbaren Kontakt zwischen Damm und Fels zurückzuführen ist. Ein Maximum positiver Messwerte im Stegbereich ist auf das Bauwerk zurückzuführen.

Geoelektrische Kartierungen:
Die geoelektrischen Kartierungen entlang von drei Profilen (siehe Abb.4) erbrachten eindeutige Hinweise auf wasserführende Zonen (Profil 5 zwischen 23 m und 30 m sowie 55 m und 59 m bzw. Profil 6 zwischen 23 m und 31 m), die sehr gut mit den o.g. Verfahren korrelieren.

Abb. 4: Ergebnisse der geoelektrischen Kartierung mit Dipol-Dipol-Anordnung

Geoelektrische Widerstandstiefensondierungen
Die Ergebnisse der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen sind in Abb.5 exemplarisch für zwei Profile in Form von geologischen Vertikalschnitten dargestellt. In beiden Profilen zeichnet sich die Hauptwasserwegigkeit zwischen 23 m und 29 m durch eine Zone mit deutlich herabgesetzen spezifischen elektrischen Widerständen im Kontakt-bereich zwischen Schotter und anstehendem Fels ab.

Abb. 5: Beispiele für Ergebnisse aus den geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen

Zusammenfassung
Durch die Kombination von geoelektrischen Verfahren, die seit Jahrzehnten üblicherweise zur Überprüfung der Dichtigkeiten von Erddämmen eingesetzt werden, konnte eine ausgeprägte feuchte Zone, die sich von der Wasser- zur Luftseite erstreckt, eindeutig nachgewiesen werden (siehe Abb.6). Durch die sehr gute Übereinstimmung der Untersuchungsergebnisse der unterschiedlichen Messverfahren kann man hier mit sehr großer Sicherheit von einer Wasserwegigkeit ausgehen.

Abb. 6: Gesamtergebnis aus den vier eingesetzten geoelektrischen Verfahren

Eine zweite sehr ausgeprägte Anomalie zeigte sich ebenfalls bei allen Verfahren im Bereich des Überlaufbauwerkes. Es ist nicht auszuschließen, dass auch hier Undichtigkeiten in Form von Umläufigkeiten im Kontaktbereich Bauwerk/Damm vorhanden sind. Infolge der starken Störeinflüsse durch das fließende Wasser im Ablauf selbst ist es jedoch unmöglich, mittels geoelektrischer Messungen eine Wasserwegigkeit eindeutig nachzuweisen, da die Bauwerkseffekte in jedem Falle größer sind als Erscheinungen, die auf Undichtigkeiten zurückzuführen sind. Hier bietet sich alternativ eine Überprüfung durch einenTracer-Versuch an.