Welt der Wissenschaft | Rückschau ISSW2018: Lawinenschutzmaßnahmen

Diesmal: Protection measures: Risk management and engineering solutions (Session 2)

Eine Session um Ingenieure und Wissenschaftler zu vereinen, um reale Schutzbauwerke in numerische Simulationen zu validieren, um aus Case Studies generelle Lösungen zu finden. Kurz, wieder ein exzellentes Beispiel wie Theorie und Praxis verbunden werden können. Die Themenbereiche der Session lassen sich in vier Kategorien grob zusammenfassen: Drücke und Kräfte der Schneedecke und Lawinen auf Schutzbauwerke, Konstruktion und Bauen von Schutzbauwerken im alpinen Gelände, Gefahrenzonenpläne und Validierung von Schutzbauwerken, und Schneeverfrachtung als Gefährdungsgrundlage für Lawinen und Beeinflussung von Sichtverhältnissen auf Verkehrswegen.

Drei dieser vier Themenblöcke handeln von Schutzbauwerken, also die bauliche Antwort der Ingenieure auf vorhandene Gefahren durch Schnee oder Lawinen. Bei Lawinen sind vor allem zwei Typen zu unterscheiden: Verbauungen im Anriss- und im Auslaufbereich. Beide Typen können weiter in je zwei Klassen untergliedert werden. Verwehungsverbauung als Maßnahmen gegen Schneeablagerung durch Wind in potenziellen Anbruchgebieten und Anbruchverbauung, die das spontane Loslösen von Lawinen verhindern sollen. Im Auslauf von Lawinen wird zwischen Auffang- bzw. Bremsverbauungen und Ablenk- bzw. Überleitungsbauwerken unterschieden. Beispiele dafür sind Auffangdämme, Bremshöcker und Lawinenbrecher, sowie Ablenkdämme, Lawinengalerien, Tunnel und Rohrbrücken.

Exkurs: Rohrbrücken sind durchaus interessante Bauwerke, werden respektive wurden aber selten gebaut. Ein prominentes Beispiel findet sich in der Rohrbrücke Großer Gröben, bei der ein Brücke relativ flach über einen lawinengefährdeten Tobel führt. Die Idee dahinter ist, dass die Strasse quasi durch einen künstlichen Tunnel fährt und somit von einer möglichen Staublawine nicht betroffen wird und es zu keiner Sperrung kommt (Rohrbrücke Großer Gröben).

Konstruktion

Die Bemessung und Konstruktion von Schutzbauwerken ist eigentlich wie überall immer ein Abwägen zwischen Kosten und Nutzen: Für einen großen Nutzen werden die Bauwerke auf bis zu 300 jährige Ereignisse ausgelegt, jedoch mag das dann die Gemeinde auch nicht unbedingt zahlen. Wie oben erwähnt, können auch verschiedene Experten zu unterschiedlichen Bemessungsgrößen kommen.

Wie gewaltig dann solche Bauwerke aussehen können, zeigt Beitrag P2.7 (Lawinenbrecher in Osttirol) über einen Lawinenbrecher, der in einem Tobel oberhalb eines Dorfes errichtet wurde. Der Beitrag berichtet sehr detailliert über die Bemessung, die Konstruktion und die Ausführung. Ein ähnlicher Lawinenbrecher ist übrigens in der Mühlauer Klamm bei Innsbruck zu besichtigen.

Aus Neuseeland gibt es einen Beitrag P2.18 (Design and construction of an avalanche deflecting berm ...) über die Erweiterung eines Ablenkdamms zum Schutz einer kleinen Siedlung. Der ursprünglich 2 m hohe Damm wurde mit groben Steinen auf bis zu 10 m Höhe vergrößert.

Aus Spitzbergen kommt Beitrag P2.19 über die Errichtung von Schneezäunen und -brücken im Permafrost (The challenges of mitigation measures in Longyearbyen, Svalbard). Zwischen Sommer und Winter taut und friert eine bis zu 3m mächtige Schicht Permafrost, sodass die Fundamente der Verbauung 4m tief einzementiert werden müssen. Ebenso konnten solche tiefen Löcher nur im Winter, d.h. in der kalten Polarnacht, gebohrt werden.

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Gefahrenzonen

Gefahrenzonenpläne sind vor allem raumplanerische Mittel, um auf Landesebene einen Überblick über Lawinengefährdung zu behalten. Und ebenso sind sie auf Gemeindeebene Planungsgrundlage für Neu- und Umbauten. Zum Beispiel darf in der roten Zone gar nicht gebaut werden und in der blauen bzw. gelben nur unter Auflagen, wie z.B. Gebäude ohne bergseitige Fenster. Generell basieren solche Gefahrenzonenpläne auf historischen Lawinenereignissen, Experteneinschätzungen und auch Simulationen.

Beitrag O2.2 (Rezoning after installing avalanche mitigation measures: Case study of the Vallascia avalanche in Airolo, Switzerland) beschreibt die Erneuerung des Gefahrenzonenplans für die Gemeinde Airolo im Tessin. Nach mehreren großen Lawinenabgängen, unter anderem einer Galtür-ähnlichen Katastrophe 1951, wurde ab 1984 aufgerüstet und 2012 eines der größten Schweizer Verbauungsprojekte mit 10km Schneezäunen, 2 Auffangdämmen und 54ha Aufforstung fertig gestellt. Ernüchternd ist die Änderung des Gefahrenplans: Die neue rote Zone ist sogar größer als vor dem ehemaligen Plan, dessen Bemessungsgrundlage aufgrund fehlender Dokumentation nicht nachvollzogen werden kann (und das in der Schweiz!). Aufgrund neuer Erkenntnisse aus z.B. der Lawinensimulation kommt es laut Autoren häufiger zu solchen Fällen. Anstatt den neuen Zonenplan mit den alten Karten zu vergleichen, schlagen die Autoren vor, quasi erst ein Update des alten Plans ohne Berücksichtigung der Schutzbauwerke zu erstellen und dann erst die Schutzwirkung in diesem Plan einbringen. Aber auch mit diesem Kniff ist das Ergebnis von Airolo ernüchternd: Die rote Zone ist um etwa zwei Häuserreihen bergwärts gerutscht.

Zwei weitere Beiträge beschäftigen sich ebenso detailliert mit zwei Lawinenpfaden und der Effektivität der Schutzbauwerke: Beitrag P2.2 (Braking mounds in avalanche simulations – a samosAT case study) untersucht die Arzler Alm Lawine vom Januar 2018 anhand von Luftbildern, Massenbilanzen und detaillierten Simulationen. Beitrag O2.6 (Effectiveness of avalanche protection structures in run-out zones: The Taconnaz avalanche path case in France) simuliert unterschiedliche Lawinen-Szenarien mit Variation der Anrissvolumen und der Reibungsparameter. Nach wie vor sind vor allem die Simulationen bei trockenem und kohäsionslosem Schnee nützlich, jedoch versagen sie mehrheitlich an den niedrigen Geschwindigkeiten und speziellen Ablagerungseffekten von Nassschneelawinen.

Fazit

Generell sind schneebedingte Naturgefahren je nach Hang, Lawinenpfad und Gefährdungspotential sehr unterschiedlich ausgeprägt. Entsprechende Maßnahmen aus raumplanerischen Strategien, wie zum Beispiel Gefahrenzonenplänen, temporären Massnahmen, wie Straßensperren oder situationsbedingten Lawinenauslösungen, bilden zusammen mit den konstruktiven Lawinenverbauungen den technischen Lawinenschutz. Zwar gibt es (länder-)spezifische Richtlinien für den gesamten Bereich des technischen Lawinenschutz,es jedoch werden immer wieder sehr spezielle Lösungen für einzelne Lawinenpfade entwickelt. Eben solche Einzellösungen sind es, die zu Änderungen und Aktualisierungen der Richtlinienkataloge führen und die stetige Weiterentwicklungen des technischen Lawinenschutzes ermöglichen.