Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J)

Research output: Book/ReportProject report/research reportResearch

Authors

  • Charlotte Krawczyk
  • Thorsten Dahm
  • Gerald Gabriel
  • Ulrich Polom
  • Dirk Becker
  • Steffen Schön
  • Tobias Kersten
  • Ludger Timmen
  • Adelheid Weise
  • Ulrike Werban
  • Georg Kaufmann
  • Frank Börner
  • Franziska Mai
  • Douchkov Romanov
  • Andreas Schuck

External Research Organisations

  • Helmholtz Centre Potsdam - German Research Centre for Geosciences (GFZ)
  • Universität Hamburg
  • Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ)
  • Freie Universität Berlin (FU Berlin)
  • Technische Universität Berlin
  • Leibniz Institute for Applied Geophysics (LIAG)
  • GGL Geophysik und Geotechnik Leipzig GmbH
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Details

Translated title of the contributionVerbundprojekt SIMULTAN: Sinkhole instability: integrated multi-scale monitoring and analysis: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J)
Original languageGerman
Place of PublicationHannover
PublisherTIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek
Number of pages159
Publication statusPublished - 30 Jun 2019

Abstract

Das Verbundprojekt SIMULTAN erforscht die Früherkennung für Instabilität, Unruhe und Kollaps von Erdfällen. Der neuartige Forschungsansatz kombiniert strukturelle, geophysikalische, petrophysikalische und hydrologische Kartierungsmethoden, die von Sensorentwicklung und mulit-skaliger Überwachung flankiert werden, und umfasst eine Informationsplattform. Kollapsprozesse an Erdfällen finden generell in den obersten wenigen 100 Metern der Erdkruste statt. Individuelle Prozesskomponenten können einfach sein und verstanden werden. Aber es wechselwirken auch Prä-Kollapsprozesse und Vorläufer auf unterschiedlichen raum-zeitlichen Skalen und mit kleinen Variationen miteinander. Dies erfordert innovative, multi-skalige Beobachtungen, Analysen und integrierte Früherkennungskonzepte, besonders für urbane Bereiche, die bisher noch nicht vollständig entwickelt verfügbar sind und auch noch nicht als automatische operationelle Systeme arbeiten. Zur Identifizierung und Quantifizierung von Subrosionsbereichen zeigten sich bohrlochseismische Verfahren mit kombinierten P- und S-Wellen als zielführend. Als besonderer Indikator, der sich auch für Langzeitmonitoring eignet, hat sich dabei das ungewöhnliche Konversionsverhalten der Wellen in Subrosionszonen gezeigt. Neue Prozessingverfahren zur Detektion kleiner seismischer Ereignisse und für emergente Einsätze unterstützen den Ansatz von angepassten Arraymessungen. Geodätisch-gravimetrische Überwachungsnetze sind auch unter urbanen Bedingungen geeignet, durch Subrosion verursachte Oberflächendeformationen und Massenverlagerungen räumlich-zeitlich zu erfassen und zu überwachen. Nivellements liefern bezüglich der Oberflächendeformation höchste Genauigkeiten; zugleich sind sie vergleichsweise kostengünstig zu realisieren. Die Integration von GNSS hat in Verbindung mit dem Nivellement die räumliche Auflösung im Untersuchungsgebiet zusätzlich gestützt und hat das Potenzial, diese großräumig zu kontrollieren. Gravimetrische Messungen sind mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Die Kombination oberflächengeophysikalischer Verfahren mit einer vertikal hochaufgelösten direct push-basierten Erkundung im Raum mit einem maßgeschneiderten hydrogeologischen Monitoring bietet eine zuverlässige Grundlage für numerische Prozessmodellierungen und ermöglichen es, erdfallrelevante Prozesse abzubilden und zu erfassen. Karstaquifer- und geomechanische Modellierungen konnten die Prozesse in den Fokusgebieten erfolgreich abbilden, sobald diese mit realistischen Werten unterlegt wurden. Es zeigt sich somit insgesamt, dass sowohl flächenhafte Messungen und zeitlich wiederholte Kampagnen sehr vorteilhaft sind, da sie es erlauben, Fehler zu verringern und beanspruchte Bereiche einzugrenzen. Erst dieses integrierte Vorgehen ermöglicht es, potenzielle Wegsamkeiten im Untergrund hochauflösender als bisher abzubilden und zu bewerten. Als solches stellt es ein Instrumentarium zur Charakterisierung und angepassten Überwachung von Untergrundbereichen im Allgemeinen zur Verfügung. Diese Ergebnisse und Szenarien stehen der Öffentlichkeit auf einer Informationsplattform zur Verfügung (http://simultan.gfz-potsdam.de).

Cite this

Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J). / Krawczyk, Charlotte; Dahm, Thorsten; Gabriel, Gerald et al.
Hannover: TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek, 2019. 159 p.

Research output: Book/ReportProject report/research reportResearch

Krawczyk, C, Dahm, T, Gabriel, G, Polom, U, Becker, D, Schön, S, Kersten, T, Timmen, L, Weise, A, Werban, U, Kaufmann, G, Börner, F, Mai, F, Romanov, D & Schuck, A 2019, Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J). TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek, Hannover. https://doi.org/10.15488/5153
Krawczyk, C., Dahm, T., Gabriel, G., Polom, U., Becker, D., Schön, S., Kersten, T., Timmen, L., Weise, A., Werban, U., Kaufmann, G., Börner, F., Mai, F., Romanov, D., & Schuck, A. (2019). Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J). TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek. https://doi.org/10.15488/5153
Krawczyk C, Dahm T, Gabriel G, Polom U, Becker D, Schön S et al. Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse: Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J). Hannover: TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek, 2019. 159 p. doi: 10.15488/5153
Krawczyk, Charlotte ; Dahm, Thorsten ; Gabriel, Gerald et al. / Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse : Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J). Hannover : TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek, 2019. 159 p.
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year = "2019",
month = jun,
day = "30",
doi = "10.15488/5153",
language = "Deutsch",
publisher = "TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universit{\"a}tsbibliothek",

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TY - BOOK

T1 - Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse

T2 - Schlussbericht zum BMBF-Verbundvorhaben - Förderkennzeichen FKZ 03G0843 (A bis J)

AU - Krawczyk, Charlotte

AU - Dahm, Thorsten

AU - Gabriel, Gerald

AU - Polom, Ulrich

AU - Becker, Dirk

AU - Schön, Steffen

AU - Kersten, Tobias

AU - Timmen, Ludger

AU - Weise, Adelheid

AU - Werban, Ulrike

AU - Kaufmann, Georg

AU - Börner, Frank

AU - Mai, Franziska

AU - Romanov, Douchkov

AU - Schuck, Andreas

PY - 2019/6/30

Y1 - 2019/6/30

N2 - Das Verbundprojekt SIMULTAN erforscht die Früherkennung für Instabilität, Unruhe und Kollaps von Erdfällen. Der neuartige Forschungsansatz kombiniert strukturelle, geophysikalische, petrophysikalische und hydrologische Kartierungsmethoden, die von Sensorentwicklung und mulit-skaliger Überwachung flankiert werden, und umfasst eine Informationsplattform. Kollapsprozesse an Erdfällen finden generell in den obersten wenigen 100 Metern der Erdkruste statt. Individuelle Prozesskomponenten können einfach sein und verstanden werden. Aber es wechselwirken auch Prä-Kollapsprozesse und Vorläufer auf unterschiedlichen raum-zeitlichen Skalen und mit kleinen Variationen miteinander. Dies erfordert innovative, multi-skalige Beobachtungen, Analysen und integrierte Früherkennungskonzepte, besonders für urbane Bereiche, die bisher noch nicht vollständig entwickelt verfügbar sind und auch noch nicht als automatische operationelle Systeme arbeiten. Zur Identifizierung und Quantifizierung von Subrosionsbereichen zeigten sich bohrlochseismische Verfahren mit kombinierten P- und S-Wellen als zielführend. Als besonderer Indikator, der sich auch für Langzeitmonitoring eignet, hat sich dabei das ungewöhnliche Konversionsverhalten der Wellen in Subrosionszonen gezeigt. Neue Prozessingverfahren zur Detektion kleiner seismischer Ereignisse und für emergente Einsätze unterstützen den Ansatz von angepassten Arraymessungen. Geodätisch-gravimetrische Überwachungsnetze sind auch unter urbanen Bedingungen geeignet, durch Subrosion verursachte Oberflächendeformationen und Massenverlagerungen räumlich-zeitlich zu erfassen und zu überwachen. Nivellements liefern bezüglich der Oberflächendeformation höchste Genauigkeiten; zugleich sind sie vergleichsweise kostengünstig zu realisieren. Die Integration von GNSS hat in Verbindung mit dem Nivellement die räumliche Auflösung im Untersuchungsgebiet zusätzlich gestützt und hat das Potenzial, diese großräumig zu kontrollieren. Gravimetrische Messungen sind mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Die Kombination oberflächengeophysikalischer Verfahren mit einer vertikal hochaufgelösten direct push-basierten Erkundung im Raum mit einem maßgeschneiderten hydrogeologischen Monitoring bietet eine zuverlässige Grundlage für numerische Prozessmodellierungen und ermöglichen es, erdfallrelevante Prozesse abzubilden und zu erfassen. Karstaquifer- und geomechanische Modellierungen konnten die Prozesse in den Fokusgebieten erfolgreich abbilden, sobald diese mit realistischen Werten unterlegt wurden. Es zeigt sich somit insgesamt, dass sowohl flächenhafte Messungen und zeitlich wiederholte Kampagnen sehr vorteilhaft sind, da sie es erlauben, Fehler zu verringern und beanspruchte Bereiche einzugrenzen. Erst dieses integrierte Vorgehen ermöglicht es, potenzielle Wegsamkeiten im Untergrund hochauflösender als bisher abzubilden und zu bewerten. Als solches stellt es ein Instrumentarium zur Charakterisierung und angepassten Überwachung von Untergrundbereichen im Allgemeinen zur Verfügung. Diese Ergebnisse und Szenarien stehen der Öffentlichkeit auf einer Informationsplattform zur Verfügung (http://simultan.gfz-potsdam.de).

AB - Das Verbundprojekt SIMULTAN erforscht die Früherkennung für Instabilität, Unruhe und Kollaps von Erdfällen. Der neuartige Forschungsansatz kombiniert strukturelle, geophysikalische, petrophysikalische und hydrologische Kartierungsmethoden, die von Sensorentwicklung und mulit-skaliger Überwachung flankiert werden, und umfasst eine Informationsplattform. Kollapsprozesse an Erdfällen finden generell in den obersten wenigen 100 Metern der Erdkruste statt. Individuelle Prozesskomponenten können einfach sein und verstanden werden. Aber es wechselwirken auch Prä-Kollapsprozesse und Vorläufer auf unterschiedlichen raum-zeitlichen Skalen und mit kleinen Variationen miteinander. Dies erfordert innovative, multi-skalige Beobachtungen, Analysen und integrierte Früherkennungskonzepte, besonders für urbane Bereiche, die bisher noch nicht vollständig entwickelt verfügbar sind und auch noch nicht als automatische operationelle Systeme arbeiten. Zur Identifizierung und Quantifizierung von Subrosionsbereichen zeigten sich bohrlochseismische Verfahren mit kombinierten P- und S-Wellen als zielführend. Als besonderer Indikator, der sich auch für Langzeitmonitoring eignet, hat sich dabei das ungewöhnliche Konversionsverhalten der Wellen in Subrosionszonen gezeigt. Neue Prozessingverfahren zur Detektion kleiner seismischer Ereignisse und für emergente Einsätze unterstützen den Ansatz von angepassten Arraymessungen. Geodätisch-gravimetrische Überwachungsnetze sind auch unter urbanen Bedingungen geeignet, durch Subrosion verursachte Oberflächendeformationen und Massenverlagerungen räumlich-zeitlich zu erfassen und zu überwachen. Nivellements liefern bezüglich der Oberflächendeformation höchste Genauigkeiten; zugleich sind sie vergleichsweise kostengünstig zu realisieren. Die Integration von GNSS hat in Verbindung mit dem Nivellement die räumliche Auflösung im Untersuchungsgebiet zusätzlich gestützt und hat das Potenzial, diese großräumig zu kontrollieren. Gravimetrische Messungen sind mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Die Kombination oberflächengeophysikalischer Verfahren mit einer vertikal hochaufgelösten direct push-basierten Erkundung im Raum mit einem maßgeschneiderten hydrogeologischen Monitoring bietet eine zuverlässige Grundlage für numerische Prozessmodellierungen und ermöglichen es, erdfallrelevante Prozesse abzubilden und zu erfassen. Karstaquifer- und geomechanische Modellierungen konnten die Prozesse in den Fokusgebieten erfolgreich abbilden, sobald diese mit realistischen Werten unterlegt wurden. Es zeigt sich somit insgesamt, dass sowohl flächenhafte Messungen und zeitlich wiederholte Kampagnen sehr vorteilhaft sind, da sie es erlauben, Fehler zu verringern und beanspruchte Bereiche einzugrenzen. Erst dieses integrierte Vorgehen ermöglicht es, potenzielle Wegsamkeiten im Untergrund hochauflösender als bisher abzubilden und zu bewerten. Als solches stellt es ein Instrumentarium zur Charakterisierung und angepassten Überwachung von Untergrundbereichen im Allgemeinen zur Verfügung. Diese Ergebnisse und Szenarien stehen der Öffentlichkeit auf einer Informationsplattform zur Verfügung (http://simultan.gfz-potsdam.de).

U2 - 10.15488/5153

DO - 10.15488/5153

M3 - Projektbericht/Forschungsbericht

BT - Verbundprojekt SIMULTAN: Subrosion und Erdfall-Instabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse

PB - TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Universitätsbibliothek

CY - Hannover

ER -