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Wenn der Berg ins Rutschen kommt

Wissenschaftler der TU Berlin koordinieren die Entwicklung von Methoden zur Verbesserung der Vorhersage von Großhangrutschungen
 

Wenn Berghänge nach tagelangen, starken Regenfällen abrutschen, hat das katastrophale Folgen für Mensch und Umwelt. Das jüngste Schlammlawinenunglück auf den Philippinen hat das auf dramatische Weise einmal mehr gezeigt. Aber auch im europäischen Alpenraum kommt es immer wieder zu verheerenden Hangrutschungen. Präzise vorhersagen lassen sie sich bisher nicht. Seit Januar 2006 wird von der TU Berlin eine ortsverteilte Forschergruppe geleitet, die sich mit der Entwicklung von Werkzeugen für solche Prognosen befasst. Sie wird finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Selbst bei starkem Regen kommt ein Hang keineswegs schlagartig ins Rutschen. Gerade in bindigen Böden 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 nichtlinearer, 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.

Frühere umfangreiche Messungen am Heumöser Hang im österreichischen Vorarlberg lassen vermuten, dass bei starkem Regen die rasche Wasseraufnahme im oberen HangbeReich zu einem rasanten Druckanstieg und damit zu sehr großen Auftriebskräften im unteren Hangbereich führt. Man vermutet in der Folge starke Verformungen der Bodenschichten. Diese Prozesskette kann bisher jedoch nur andeutungsweise nachgewiesen werden.

Die auf zunächst drei Jahre angelegte Forschergruppe 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 müssen außerdem mit den beschriebenen Deformationsprozessen gekoppelt werden, 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. 

Sprecher der Forschergruppe ist Prof. Dr. Reinhard Hinkelmann, der zusammen mit Dr. Frank Molkenthin zwei Teilprojekte leitet, beide vom TU-Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydroinformatik. Beteiligt an dem Projekt sind ebenfalls Wissenschaftler der Universitäten Stuttgart, Potsdam und Karlsruhe.