Strassenentwässerung, Aquaplaning, Abfluss Deckschichten, Ablauf, Schluckvermögen Ablauf, Gewässerschutz

road drainage, aquaplaning, runoff, pavement, inlet, capacity of inlet, protection of waters

Das Forschungsprojekt beinhaltet Beregnungsversuche auf Strassen zur Überprüfung von mit einem EDV-Modell durchgeführten Berechnungen von Wasserfilmdicken sowie die Schaffung von Grundlagen im Bereich der Entwässerung von Strassenoberflächen.

This research projects is focused on the mechanisms of road drainage during intense precipitation. By means of rainfall experiments and specific measurements, information is yielded to verify and validate simulations performed with a two-dimensional model. The results are used to evaluate rules of road drainage.

Die Verkehrssicherheit auf Hochleistungs- und Hauptverkehrsstrassen, die Verbreitung von Spritzwasser im Siedlungsgebiet sowie die Verhinderung von Schäden an der Strasse sowie angrenzenden Bauten und Kulturen bedingt ein funktionstüchtiges Entwässerungssystem. Dieses muss mit einem angemessenen finanziellen Aufwand realisiert werden. Die Forschungsstelle hat dazu ein EDV-2D-Modell zur Berechnung der Wasserfilmdicken auf Fahrbahnen geschaffen. Dieses soll mit Beregnungsversuchen überprüft werden. Im Rahmen der Forschung werden auch die komplexen Fliessvorgänge bei den Abläufen untersucht. Aus der Forschungsarbeit werden die folgenden Resultate erwartet:
- Die Kalibrierung des EDV-2D-Modells der ETH
- Informationen über die speziellen Abflussprozesse bei folgenden Situationen:
• Umströmen der Abläufe, Überströmen der Roste, Einfliessen in die Abläufe
• Geringes Längsgefälle
• Abfluss in Kurven
• Quergefällsänderungen
• Kuppen und Wannen
- Empfehlungen für die Projektierung zur Verhütung von Aquaplaning
- Grundlagen für eine Norm SN, Schluckvermögen der Ablaufroste, Prüfbedingungen und Messeinrichtungen
Das Forschungsvorhaben leistet einen massgeblichen Beitrag in Bezug auf die Verkehrssicherheit
bei Regenereignissen mit unterschiedlichen Intensitäten sowie hinsichtlich einer wirtschaftlichen
Realisierung der Entwässerungssysteme sowohl ausser- als auch innerhalb des Siedlungsgebietes.

Die Methodik umasst die folgenden Elemente:
- Analyse massgebender Versuchsparameter wie Längs- und Quergefälle, Kurvenradien, Quergefälls-
wechsel, Kuppen, Wannen, Rauhigkeit der Deckschicht und Geometrie der Roste der Schlammsammler
sowie der Regenintenisitäten (Intensitäten gemäss Norm und aquaplaningbezogenen Regenereignissen)
- Entwicklung eines Versuchskonzepts für eine effiziente Versuchsdurchführung
- Suche von günstigen Versuchsstandorten bezüglich Machbarkeit, der massgebenden Versuchsparameter
sowie einer effizienten Durchführung
- Vergleich der gemessenen und mit einem EDV-2D-Modell berechneten Wasserfilmdicken
- Analyse des Wasserlaufs am Randabschluss und des Einfliessens des Strassenabwassers in den
Schlammsammler

Beregnungsanlage (60m2), Abflussmessgeräte, Geräte zur Messung von Wasserfilmdicken auf Strassen, Pluviograph

Umfassende Forschung im Bereich der Strassenentwässerung mit folgenden Elementen: Regenintensitäten, Abflussprozesse mit künstlicher Beregnung von Böschungen, EDV-Modelle zur Berechnung des Abflusses auf Strassen, Risikountersuchungen zur Untersuchung der Beziehungen Wasserabfluss auf Strassen und Aquaplaning. Grundlagen für die Bemessung von Strassenentwässerungssystemen.

'- Überprüfen der mit einem EDV-2D-Modell durchgeführten Berechnungen bezüglich Wasserfilmdicken auf
Fahrbahnen während intensiven Niederschlägen
- Beschaffen von Informationen über die hydraulische Rauhigkeit von unterschiedlichen Deckschichten
- Beschaffen von Informationen über die Gefahren von Aquaplaning bei unterschiedlichen Deckschichten
- Erarbeiten von Grundlagen zur Festlegung der Anforderungen der Anlagen zur Prüfung des Schluck-
vermögens von Abläufen

Verification and validation of two-dimensional model simulations according to depth of water on roads during intense rainfall
- collection of information on hydraulic roughness of different pavements
- collection of information on the susceptibility of aquaplaning on different pavements
- evaluation of rules for testing the capacity of inlets

Phase 1, Versuchskonzept und Recherchen
- Bearbeitung eines Versuchskonzepts
- Informationsbeschaffung zum Thema Aquaplaning
Phase 2, Vorbereitung der Versuche
- Beschaffung der Versuchsausrüstung
- Recherchen bezüglich Standorten der in-situ-Versuche
- Absprachen und Vereinbarungen mit Strasseninhabern
Phase 3, Durchführung der Versuche
- Aufbau der Beregnungs- und Messeinrichtungen an den Versuchsstandorten und Durchführung der
Versuche
Phase 4, Auswertung der Versuche und Forschungsbericht
- Auswertung der Versuchsresultate im Hinblick auf die hydraulische Bemessung von Entwässerungs-
systemen
- Analyse der Aquaplaningaspekte im Hinblick auf die Wahl von Deckschichten auf Strassen und
Brücken
- Auswertung der Versuche im Hinblick auf die Bestimmung des Schluckvermögens von Abläufen
- Vorbereitung eines Entwurfs zu einer Norm "Strassenentwässerung, Schluckvermögen von Abläufen, Leistungsklassen und Prüfverfahren"
- Bearbeitung des Forschungsberichts

Das Ziel der Forschung beinhaltet einen sehr hohen Praxisbezug. Die Analyse der Abflussvorgänge mit künstlicher Beregnung ermöglicht die Überprüfung von Berechnungen mit EDV-Modellen, welche die Grundlagen für die verkehrssicherheitsbezogene und wirtschaftliche Auslegung von Strassenentwässerungs-
systemen liefern. Sie liefert im Weiteren die Basis für eine Norm zur Bestimmung des Schluckvermögens von Abläufen.

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(1) F. Naef, P. Horat, Abschätzung von Abflüssen aus versiegelten und unversiegelten Flächen und
Einzugsgebieten, Forschungsauftrag des ASTRA, Dezember 2000
(2) S. Scherrer, Abflussbildung bei Starkniederschlägen, Identifikation von Abflussprozessen mittels
künstlicher Niederschläge, Diss., ETH Nr. 11793, Zürich, 1996
(3) F. Naef, S. Scherrer, A. Faeh, Die Auswirkungen des Rückhaltevermögens natürlicher Einzugsgebiete bei extremen Niederschlagsereignissen auf die Grösse extremer Hochwasser, Schlussbericht NFP31, vdf 1998
(4) M. Horat, M. Caprez, L. Seiler, Entwicklung der Griffigkeit von Strassenbelägen verschiedener
Strassentypen in der Schweiz, Forschungsauftrag des ASTRA, Januar 2003
(5) K.-H. Trapp, Aquaplaning in Verbindungsbereichen breiter Richtungsfahrbahnen, Strasse und
Autobahn, Verlag Kirschbaum, Bonn, 2004
(6) SN 640 340, Strassenentwässerung, Grundlagen, VSS, Zürich, 2003
(7) SN 640 350, Oberflächenentwässerung von Strassen, Regenintensitäten, VSS, Zürich, 2000
(8) SN 640 353, Strassenentwässerung, Abfluss, VSS, Zürich, 2003
(9) Richtlinien Regenwasserentsorgung, Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute,
Zürich, 2002
(10) Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Erd- und Grundbau,
Richtlinien für die Anlage von Strassen, Teil Entwässerung, RAS-EW, Köln, 1987
(11) F. Bühlmann, H.-P. Lindenmann, P. Spacek, Sichtweite, Überpüfen der Grundlagen zur Norm
SN 640 090, Projektierungsgrundlagen, Sichtweiten, Forschungsauftrag der VSS, Bundesamt für
Strassenbau, Oktober 1991