Zum Hauptinhalt springen

Weltweit erster Versuch: ETH simuliert Flutwelle in Kiesgrube

Sieben Tonnen Stahl sind gestern in Bülach ungebremst in ein riesiges Wasserbecken gestürzt und haben fast zwei Meter hohe Wellen ausgelöst.

Thomas Zemp
Eindrucksvolle Fontäne: Der Laborversuch in freier Natur. Video: Lea Blum

Der Knall ist nicht so laut, wie man ihn erwarten würde. Schier unvorstellbar ist aber, was der Stahlschlitten mit einem Gewicht von sieben Tonnen ver­ursacht: Eine Wasserfontäne spritzt 50 Meter weit und 20 Meter hoch. Man erhält eine Vorstellung, was bei einem grossen Felssturz in einen Stausee passieren könnte. Denn genau das simuliert der Versuch.

Den Splash, wie diese vertikale Fontäne in der Fachsprache heisst, nehmen die Forscher zwar am Rande interessiert zur Kenntnis, wirklich gespannt sind sie aber auf das, was danach kommt: die Wellen, die dieser simulierte Bergsturz auslöst. Diese sogenannten Impulswellen wurden gestern nur knapp eineinhalb Meter hoch. Am Beckenrand laufen sie auf eine Höhe von etwa zwei Metern hoch.

Massstab 1:10 statt 1:100

Bis anhin konnten Forscher solche Naturereignisse in ihren Versuchen nur im Massstab von etwa 1:100 nachbilden. Weltweit erstmals haben sie nun einen Modellversuch im Massstab 1:10 durchführen können und dazu das Labor nach draussen verlegt. Dafür haben sie die Kiesgrube Widstud bei Bülach im Zürcher Unterland ausgesucht.

In den letzten Wochen haben sie ein Becken von 60 Meter Länge und 10 Meter Breite ausgehoben. Am einen Rand erstellten sie eine Stahlrampe mit einer Länge von 40 Metern und einer Neigung von 40 Grad. Auf dieser liessen sie die Stahlkonstruktion am vergangenen Donnerstag und Freitag hinunterrasen. Drei Tonnen schwer war sie in der Grundausführung, mit gefüllten Wassertanks konnte sie bis sieben Tonnen wiegen.

«Herausfinden wollen wir vor allem, wie genau unsere Simulationen im Labor sind.»

Lukas Schmocker, Ingenieur ETH

13-mal liessen die Forscher das schwere Ungetüm in die Tiefe sausen. Verfolgt von hoch­präzisen Messinstrumenten und Hochgeschwindigkeitskameras. «Herausfinden wollen wir vor allem, wie genau unsere Simulationen im Labor sind», sagt ETH-Ingenieur Lukas Schmocker. Ob also diese kleineren Versuche, die weit weniger aufwendig und teuer sind, verlässlich hochgerechnet werden können.

«Bis anhin rechneten wir mit einer Ungenauigkeit von plus/minus 30 Prozent. Wenn wir den Wert auf plus/minus 10 bis 15 Prozent senken können, ist das ein Erfolg.» Danach sieht es nach den ersten groben Auswertungen aus. Es zeichnet sich also ab, dass das Grosslabor im Schlamm der Kiesgrube ein Erfolg wird.

Auslöser sind Wasserkraftwerke

Die Modellversuche haben einen Hintergrund, der politische Dimensionen aufweist. In der Energiestrategie 2050 hat der Bund nach der Fukushima-Katastrophe 2011 den Ausstieg aus der Atomenergie beschlossen. Ein Teil der wegfallenden Kernenergie soll durch Wasserkraft ersetzt werden.

Dazu gibt es Ideen, die bereits verwirklicht werden. Die Gletscher in den Bergen schmelzen und hinterlassen im Hochgebirge unwirtliche Täler, gefüllt vor allem mit Geröll. In solchen Tälern sollen zusätzliche Stauseen zur Stromgewinnung erstellt werden. Ein konkretes Projekt existiert bereits beim Triftgletscher im Sustengebiet. Ein Konzessionsgesuch für einen Staudamm ist eingereicht, das Baugesuch soll 2019 folgen.

Vor allem im Hochgebirge steigt die Gefahr von Lawinen im Winter und Bergstürzen im Sommer, Letztere werden durch den Rückgang des Permafrosts zusätzlich begünstigt. Solche Ereignisse können die gefürchteten Impulswellen auslösen.

2000 Tote in Italien

Bei der Simulation in der Kiesgrube lief die Welle am Beckenrand etwa zwei Meter hoch. «In Wirklichkeit, das heisst hoch­gerechnet auf die Grösse eines hochalpinen Reservoirs, hätte dieser Bergsturz ein Welle von 20 bis 30 Metern Höhe ausgelöst», sagt ETH-Ingenieur Schmocker.

----------

In Indonesien ist vor wenigen Tagen ein Tsunami tief ins Landesinnere gedrungen. Video: TA

----------

Was das bedeuten kann, weiss man aus der Katastrophe im Reservoir im italienischen Vajont im Jahr 1963. 260 Millionen Kubikmeter Fels rutschten dort während eines Probestaus in den See. Der Wellenauflauf betrug 200 Meter, der Damm wurde 50 Meter hoch überströmt. Zwei Dörfer am gegenüberliegenden Ufer und eines unterhalb des Damms wurden zerstört, mehr als 2000 Menschen starben bei diesem Drama.

Solche Katastrophen wollen die Forscher verhindern und den Staudammbetreibern dazu Grundlagen bieten. Um beispielsweise den Wasserstand bei Gefahr frühzeitig abzusenken.

Was die Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der ETH Zürich mit der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft in Bülach in diesen Tagen simuliert habe, seien ausserordentliche Ereignisse, die nicht jährlich, sondern nur alle paar Jahrhunderte vorkommen würden, sagte Schmocker.

Dieser Artikel wurde automatisch aus unserem alten Redaktionssystem auf unsere neue Website importiert. Falls Sie auf Darstellungsfehler stossen, bitten wir um Verständnis und einen Hinweis: community-feedback@tamedia.ch