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Bei Starkniederschlägen können sich Böden mit Wasser vollsaugen und dadurch ihre Festigkeit verlieren. In steilen Hängen entstehen dann oft flachgründige Rutschungen und Hangmuren, nachfolgend vereinfacht als Rutschungen bezeichnet. Wir erforschen im Labor, im Feld und mit Computermodellen, wie und wo solche Rutschungen entstehen und wie man die Bevölkerung schützen kann.
Rutschungen und Hangmuren bestehen aus einer Mischung von Wasser, Bodenmaterial und Schlamm. Eine spontane Rutschung ist eine entlang einer Gleitfläche schnell abgleitende Lockergesteinsmasse. Sie unterscheidet sich von der permanenten Rutschung, die sich kontinuierlich und gleichmässig über lange Zeiträume (Jahrhunderte, Jahrtausende) hangabwärts bewegt. Hangmuren entstehen aus spontanen, meist flachgründigen Rutschungen, die nach dem Ausbruch ihr Gefüge verlieren und als "Schlammlawine" niedergehen. Eine Hangmure ist somit flüssiger als eine Rutschung.
Weil sie meistens unvorhergesehen auftreten und das Bodenmaterial sehr schnell abfliessen kann, stellen Rutschungen für Menschen, Gebäude und Infrastruktur wie Strassen und Eisenbahnlinien eine beträchtliche Gefahr dar.
Rutschungen dokumentieren
Nach Unwettern mit Hangmuren und flachgründigen Rutschungen bietet sich die Gelegenheit, möglichst viele solcher Ereignisse zu dokumentieren. Wir sammeln Informationen über die Grösse der Rutschungen, die Topographie, die Standortverhältnisse, die Vegetation, die Landnutzung sowie den Rutschmechanismus. Diese Angaben fliessen in eine Datenbank ein, die wir gemeinsam mit dem Bundesamt für Umwelt BAFU führen. Sie soll in Zukunft auch dazu dienen, Gefahrenkarten und Gefahrengutachten für Hangmuren zu erstellen.
Pflanzen festigen ihrem Wurzelwerk steile und instabile Hänge und helfen somit, die Gefahr von Rutschungen zu reduzieren. Wir untersuchen diese Wirkung in Experimenten im Feld und im Labor. Mit einem neuen, eigens dafür entwickelten Gerät, einem sogenannten Scherapparat, können wir Boden im Labor erstmals unter ähnlichen Bedingungen wie draussen an Hängen erforschen.
Wir untersuchen damit, wie stabil Hänge mit und ohne Pflanzen sind. Dazu belasten wir bepflanzte und unbepflanzte Bodenproben im Scherapparat mit exakt definierten Kräften und erfassen, wann der Boden ins Rutschen kommt. Der Apparat kann Hangneigungen bis 45° simulieren. Erste Resultate zeigen: Im Vergleich zum nackten Boden halten bepflanzte Proben bis zu 65% höheren Belastungen stand.
Für das Bepflanzen von steilen Hängen sprechen weitere Erkenntnisse aus unseren Feld- und Laboruntersuchungen: Aktive bepflanzte Böden entwickeln schneller eine stabile und schützende Vegetationsdecke. Mit einem von uns entwickelten Computermodell können wir zudem die Kraft berechnen, mit der Wurzeln den Boden verankern. Es berücksichtigt das Wurzelwachstum, Boden-Wurzel Interaktionen, unterschiedliche Grundwasserstände und weitere wichtige Bodeneigenschaften.