Wenn Berghänge nach tagelangen, starken Regenfällen abrutschen, kann das katastrophale Folgen für Mensch und Umwelt haben. Dies hat soeben das Schlammlawinenunglück auf den Philippinen noch einmal auf dramatische Weise gezeigt. Aber auch im europäischen Alpenraum kommt es immer wieder zu verheerenden Hangrutschungen. Präzise vorhersagen lassen sie sich bisher nicht. Dies wollen jetzt Forscher in einem seit Januar 2006 laufenden Projekt ändern. Sie entwickeln neue Simulationsmethoden, die die Prognosen von Erdrutschen verbessern sollen.
Wehe wenn der Hang „versagt“…
Selbst bei starkem Regen kommt ein Hang keineswegs schlagartig ins Rutschen. Oft geht dem „Versagen“ des Hanges meist ein lang anhaltendes Kriechen voraus. Das führt zu einer Schwächung bestimmter Zonen im Boden, so genannte Scherbänder, die ihre Tragfähigkeit zunehmend verlieren.
Das Zusammenspiel nicht-linearer, hydrologischer, untergrundhydraulischer und bodenmechanischer Prozesse, aus denen diese Entwicklung resultiert, ist bislang noch wenig verstanden. Die Infiltration und der Abfluss von Niederschlagswasser, die Grundwasserbewegung sowie die Bodenverdunstung tragen auf sehr unterschiedliche Weise und auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen zu den Hangbewegungen bei.
Aufgrund früherer umfangreicher Messungen am Heumöser Hang im österreichischen Vorarlberg vermuten Wissenschaftler, dass bei starkem Regen die rasche Wasseraufnahme im oberen Hangbereich zu einem rasanten Druckanstieg und damit zu sehr großen Auftriebskräften im unteren Hangbereich führt. In der Folge kommt es dann, so die Annahme der Forscher, zu starken Verformungen der Bodenschichten. Diese Prozesskette kann bisher jedoch nur andeutungsweise nachgewiesen werden.
Neue Simulationsmethoden sollen Prognose verbessern
Das Forscherteam will Simulationsmethoden entwickeln, die die Prognose von Großhangbewegungen verbessern. In einem Hydrosystemmodell wollen sie methodische Ansätze weiterentwickeln, um das Oberflächenwasser durch Infiltration in Makroporen in den Untergrund zur gesättigten Bodenzone abzuleiten. Die mehrdimensionalen Wasser-Bodenluft-Strömungsprozesse im Untergrund werden außerdem mit den beschriebenen Deformationsprozessen gekoppelt, um schließlich Ansätze für verbesserte Prognosemethoden zu gewinnen.
Die Wissenschaftler testen und verifizieren die neuen Simulationsmethoden zunächst im kontrollierten Experiment im technischen Maßstab. Mit Hilfe geostatistischer Verfahren wird dieses dann schrittweise auf das Natursystem Heumöser Hang übertragen.
Beteiligt am Projekt sind neben der Technischen Universität Berlin auch Wissenschaftler der Universitäten Stuttgart, Potsdam und Karlsruhe.
(idw – Technische Universität Berlin, 01.03.2006 – DLO)
