Wer einen Fluss mit reißendem Hochwasser sieht oder eine bis zum Überlaufen gefüllte Talsperre, dem ist sofort klar, welchen Gewalten die Deiche und Dämme standhalten. Bei den Extremereignissen der vergangenen Jahre hat das nicht immer funktioniert, und so sind vor allem Flussdeiche gebrochen – mit den entsprechenden Folgen fürs Umland. Wie sicher sind also diese Bauwerke? Um das abzuschätzen, wurden bislang erstens Erfahrungswerte genutzt und zweitens Laborexperimente:
"”Weil wir glaubten, dass sich die Ergebnisse aus dem Labor nicht so ohne weiteres auf die großen Dämme übertragen lassen, haben wir in Nordnorwegen einen Großversuch mit realistisch großen Dämmen durchgeführt. Und dabei haben wir durchaus andere Ergebnisse erhalten als zuvor im Labor.""
Aslak Lövoll von der Firma Norconsult in Oslo. Im Rahmen des Projekts, das unter anderem mit Forschungsgeldern Norwegens, Kanadas und der EU finanziert worden ist, wurden in einem Flusstal unterhalb einer Talsperre unterschiedliche Typen von Dämmen gebaut. Lövoll:
"”Mal haben wir typische Dämme errichtet, wie sie in Norwegen, aber auch in Spanien, Portugal oder Kanada üblich sind: Die bestehen vor allem aus aufgeschütteten Steinen mit einem mehr oder weniger großen Tonkern für die Wasserabdichtung. Wir haben aber auch die anderswo in Europa üblichen Dämme aus Ton oder eiszeitlichen Moränen gebaut, also aus einem Material, das gut zusammenhält.""
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. Er 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. Bei Tondämmen ist das ganz anders. Zwar greift das Hochwasser diese Dämme sofort an, indem es Ton abträgt. Aber das geht so langsam, dass diese Dämme äußerst resistent gegenüber Unterspülung und Erosion sind.""
Und selbst wenn sie brechen, reißen sie nicht sofort groß auf. Ein Tondamm schenkt Zeit für die Evakuierung. Am besten seien Dämme mit einem sehr großen Tonkern, die von einem Korsett aus grobem Steinen vor der Erosion durch das Wasser geschützt werden, fasst Lövoll zusammen.
Weil sich nicht für jeden Damm an jedem Standort Experimente machen lassen, wird an der Universität Karlsruhe ein Computermodell für die Grundlagenforschung entwickelt: Es soll das genaue Geschehen beim Bruch erforschen. Viele Faktoren wirken zusammen: Das Wasser, das den Deich überflutet und ihn erodiert, spielt ebenso eine Rolle wie dasjenige, das durch den Deichkörper gepresst wird oder das den Deich von der Flussseite her angreift. Aber auch der Untergrund ist wichtig:
"Hinsichtlich der Untergrundfrage, ist die geologische Entstehung relevant, dass es im Falle eines Hochwassers dem Untergrund zu Erosionserscheinungen kommen kann, zum Materialtransport, was zu Hohlraumbildungen im Untergrund führen kann."
Und die können einen Deich zusammenbrechen lassen, erklärt Andreas Bieberstein vom Institut für Boden- und Felsmechanik der Universität Karlsruhe. Das Programm wird unter anderem mit Daten von Deichen an Rhein und Oder gefüttert. Es soll einmal helfen, Risiken besser abschätzen zu können. Schließlich ist nur begrenzt Geld für den Hochwasserschutz vorhanden, und man möchte deshalb gezielt die Schwachstellen beseitigen.
"”Weil wir glaubten, dass sich die Ergebnisse aus dem Labor nicht so ohne weiteres auf die großen Dämme übertragen lassen, haben wir in Nordnorwegen einen Großversuch mit realistisch großen Dämmen durchgeführt. Und dabei haben wir durchaus andere Ergebnisse erhalten als zuvor im Labor.""
Aslak Lövoll von der Firma Norconsult in Oslo. Im Rahmen des Projekts, das unter anderem mit Forschungsgeldern Norwegens, Kanadas und der EU finanziert worden ist, wurden in einem Flusstal unterhalb einer Talsperre unterschiedliche Typen von Dämmen gebaut. Lövoll:
"”Mal haben wir typische Dämme errichtet, wie sie in Norwegen, aber auch in Spanien, Portugal oder Kanada üblich sind: Die bestehen vor allem aus aufgeschütteten Steinen mit einem mehr oder weniger großen Tonkern für die Wasserabdichtung. Wir haben aber auch die anderswo in Europa üblichen Dämme aus Ton oder eiszeitlichen Moränen gebaut, also aus einem Material, das gut zusammenhält.""
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. Er 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. Bei Tondämmen ist das ganz anders. Zwar greift das Hochwasser diese Dämme sofort an, indem es Ton abträgt. Aber das geht so langsam, dass diese Dämme äußerst resistent gegenüber Unterspülung und Erosion sind.""
Und selbst wenn sie brechen, reißen sie nicht sofort groß auf. Ein Tondamm schenkt Zeit für die Evakuierung. Am besten seien Dämme mit einem sehr großen Tonkern, die von einem Korsett aus grobem Steinen vor der Erosion durch das Wasser geschützt werden, fasst Lövoll zusammen.
Weil sich nicht für jeden Damm an jedem Standort Experimente machen lassen, wird an der Universität Karlsruhe ein Computermodell für die Grundlagenforschung entwickelt: Es soll das genaue Geschehen beim Bruch erforschen. Viele Faktoren wirken zusammen: Das Wasser, das den Deich überflutet und ihn erodiert, spielt ebenso eine Rolle wie dasjenige, das durch den Deichkörper gepresst wird oder das den Deich von der Flussseite her angreift. Aber auch der Untergrund ist wichtig:
"Hinsichtlich der Untergrundfrage, ist die geologische Entstehung relevant, dass es im Falle eines Hochwassers dem Untergrund zu Erosionserscheinungen kommen kann, zum Materialtransport, was zu Hohlraumbildungen im Untergrund führen kann."
Und die können einen Deich zusammenbrechen lassen, erklärt Andreas Bieberstein vom Institut für Boden- und Felsmechanik der Universität Karlsruhe. Das Programm wird unter anderem mit Daten von Deichen an Rhein und Oder gefüttert. Es soll einmal helfen, Risiken besser abschätzen zu können. Schließlich ist nur begrenzt Geld für den Hochwasserschutz vorhanden, und man möchte deshalb gezielt die Schwachstellen beseitigen.