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Vorbereiten auf Extreme

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 17.11.2016 13:34 — abgelaufen

Die Überschwemmungen der jüngsten Zeit haben gezeigt, dass in Mitteleuropa zunehmend starke Fluten aufgrund heftiger Regenfälle drohen. Dabei drohen einerseits die großen Ströme wie etwa Rhein, Donau oder Elbe außer Kontrolle zu geraten, andererseits können auch kleinere Gewässer bedrohlich anschwellen und etwa in engen Tälern zu Risikofaktoren zu werden. Also arbeiten Ingenieure an Universitäten und privaten Forschungseinrichtungen derzeit mit Hochdruck an besseren Methoden zur Einschätzung der Sicherheit von Dämmen und Deichen. An der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule in Aachen stand das traditionsreiche Internationale Wasserbau-Symposium unter diesem Thema.

Das Oderhochwasser, die Elbeflut, aber auch die reißenden Sturzfluten in den Alpen zeigen, dass man zunehmend mit wirklichen Extremereignissen rechnen muss, die sich schnell der Vorsorge entziehen. Die Ingenieure können die Schutzbauten wie Dämme oder Deiche nur beschränkt für solche starken Beanspruchungen ausrüsten, denn sie wissen nicht, wo sie die Belastungsgrenze ziehen sollen. "Die Regenfälle können so stark werden, wie die Physik der Atmosphäre es ermöglicht", erklärt Jürgen Köngeter, Professor für Wasserbau an der RWTH, "aber diese Werte können sie nie zur Bemessung einer Anlage nehmen, das können Sie nicht realisieren und nicht bezahlen."

Daher beginnen die Wasserbauer über die Risiken von Deich- und Dammbrüchen nachzudenken. "Ich muss mich auf die Situation vorbereiten, ich will die Katastrophe nicht haben, aber wir wissen, sie könnte eintreten", erklärt Köngeter. Entsprechend müssen die Ingenieure die Folgen eines Dammbruchs abschätzen, damit sich Katastrophenschutz und Betroffene auf diesen Ernstfall vorbereiten können. Entsprechende Anforderungen stehen bereits in der neuesten Version der DIN-Richtlinien für Stauanlagen, doch auch für Schutzbauten empfiehlt sich ein solcher Ansatz.

Andernorts, etwa in den Niederlanden ist man da bereits ein Stück weiter. Das dicht besiedelte und zwischen Nordsee und Rhein eingeklemmte Land entwickelt schon seit Jahren Risikoanalyseprogramme, die das Gefährdungspotential für eine ganze Reihe von Szenarien ermitteln. "Wir haben zusammen mit dem Verkehrsministerium zahlreiche Simulationen durchgeführt, um die Folgen abzuschätzen", berichtet Elmi van den Braak, Mitarbeiterin des Consultant-Unternehmens NKV. Den Verantwortlichen im Königreich ist immer noch die Nordseeflut von 1953 im Gedächtnis, bei der die Deiche vor Zeeland in großem Umfang brachen und die gesamte Provinz im Meer versank. Damals kamen rund 1200 Menschen um, der wirtschaftliche Schaden war groß. "Heute wäre die Opferzahl sehr viel höher und auch die Schäden, weil sich Bevölkerung und Wohlstand vermehrt haben", so van den Braak.

Da aber auch die Niederlande nicht über unendliche Mittel verfügen, lässt das für den Hochwasserschutz zuständige Verkehrsministerium durchspielen, welche Schäden bei welchem Flutereignis zu erwarten sind. Damit können die Mittel dort eingesetzt werden, wo sie den höchsten Nutzwert versprechen. Ähnliches schwebt auch Jürgen Köngeter für Deutschland vor. Doch gerade an der Ermittlung der wirtschaftlichen Werte, die betroffen sind, hapert es noch. Aber auch bei der Einschätzung der Standfestigkeit von Schutzbauten gibt es noch Lücken. Die basiert weitgehend auf Erfahrungswerten und Laborexperimenten. Wenn sich aber die Belastungen verändern, mag das nicht mehr ausreichen. Daher haben norwegische Forscher mit europäischer und amerikanischer Beteiligung Nägel mit Köpfen gemacht. Sie bauten in einem Flusstal Nordnorwegens direkt unterhalb einer Talsperre verschiedene Dämme im Maßstab 1:1 und ließen dann die Wassermassen der Talsperre auf sie los. "Und dabei haben wir durchaus andere Ergebnisse erhalten als zuvor im Labor", erklärt Aslak Lövoll von der Firma Norconsult in Oslo.

Die Norweger errichteten Dämme in unterschiedlichen Bauweisen, etwa aus aufgeschütteten Steinen, die über einen mehr oder weniger großen Tonkern geschüttet wurden. Diese Art zu bauen ist vor in Norwegen, aber auch in Spanien, Portugal oder Kanada üblich. Im Rest Europas herrschen dagegen Dämme aus Ton oder eiszeitlichen Moränen vor, also aus einem Material, das gut zusammenhält. Und auch solche Dämme wurden in das Flusstal gebaut. Die Fragestellung war: Bei welcher Belastung beginnt ein Damm zu brechen, wie schnell reißt dieser Bruch vollkommen auf und wie viel Zeit bleibt für die Evakuierung. Für die Experimente wurde aus der Talsperre so lange Wasser abgelassen - bis der Damm brach. Das Ergebnis: Ein Damm aus Ton oder Moränen bricht anders als einer aus Stein. Ein aus Stein aufgeschütteter Damm bleibt lange intakt und verträgt sogar das Dreifache der Belastung, die in Laborexperimenten ermittelt worden ist. "Aber sobald ein Grenzwert überschritten wird, reißt er sofort über weite Strecken auf", erklärt Lövoll. Dann gibt es kaum noch Vorwarnzeit für die Gebiete dahinter. Bei Tondämmen ist das ganz anders: Sie werden sofort vom Hochwasser angegriffen, sind aber viel zäher als ein Steindamm.

Und selbst wenn sie brechen, reißen sie nicht sofort groß auf. Ein Tondamm gibt Zeit für die Evakuierung. Am besten seien, so Aslak Lövoll, Dämme mit einem sehr großen Tonkern, die von einem Korsett aus grobem Steinen vor der Erosion durch das Wasser geschützt werden. Mit solchen Kombinationen aus computergestützten Simulationen und realen Experimenten dürften die Wasserbauer auch in den Zeiten von absehbar steigenden Gefährdungen gut fahren und die Risiken auf ein akzeptables Maß beschränken können. "Dass wir uns hundertprozentig schützen können, ist chancenlos", erklärt Jürgen Köngeter, "aber wenn ich weiß, was mich erwartet, und ich eine Vorwarnzeit habe, dann kann ich anders damit umgehen."

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