Deiche: Sand am Meer – mehr als Sand

Bielefeld (fhb). Eine Rinne aus Plexiglas, Sand, Kies und Wasser – mehr brauchen die Studierenden der FH Bielefeld nicht, um kleinen und großen Forschern auf dem Wissenschaftsfestival GENIALE die Gesetze des Deichbaus zu erklären.

Für Professor Dr. Hans-Georg Gülzow, Dekan des Fachbereichs Architektur und Bauingenieurwesen, sind Deiche beeindruckende Bauwerke. „Deiche sollen Küsten und an Flüsse angrenzende Gebiete vor Hochwasser schützen. Die grundlegende Voraussetzung dafür ist ihre Standfestigkeit. Für angehende Bauingenieure sind sie deshalb ein interessantes Untersuchungsobjekt. Schließlich geht es bei allen Bauwerken immer zuerst um die Stabilität.“ Faszinierend sei zudem die Größe der Deiche. So sind einige der Schutzwälle hunderte Kilometer lang.

Entscheidend für die Standfestigkeit ist das Baumaterial. Beim Deichbau ist dies hauptsächlich Sand. „Problem beim Sand ist, dass er keine innere Bindung hat. Sobald Wasser eindringt, kommt es zur Erosion. Das heißt, der Sand wird abgetragen und der Deich zerstört“, sagt Professor Gülzow. Eine mögliche Folge sei, dass der komplette Fuß des Deiches weggespült wird. Eine weitere Gefahr bestehe darin, dass sich Material im Inneren des Schutzwalls nach und nach abträgt. In diesem Fall würde der Deich, obwohl er äußerlich intakt zu sein scheint, plötzlich brechen. Um die Durchsickerung zu verhindern, befindet sich eine Abdichtungsschicht über dem Sandkörper. So werden Deiche an den Küsten beispielsweise häufig mit Klei abgedichtet.

Sicherungselemente und Bauweisen, welche die Standfestigkeit eines Deiches verbessern, untersuchen Wissenschaftler und Studierende am Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen im Labor für Hydromechanik und Wasserbau. Dort steht ein 20 Meter langer Wellen- und Strömungskanal, in dem Deiche im verkleinerten Maßstab nachgebaut werden. Im Experiment treffen Wassermassen auf den Deich, um dessen Belastbarkeit zu testen. „Wir erzeugen mit einem Paddel Wellen, die in der Frequenz und Amplitude einem natürlichen Wellengang entsprechen. Auch Strömungen können mit Hilfe einer Pumpe simuliert werden.“, erklärt Experte Gülzow, der neben dem Wasserbau-Labor auch das Labor für Bodenmechanik leitet.

Die Untersuchungen im Labor und die jahrelange Zusammenarbeit mit der Wirtschaft tragen dazu bei, den Hochwasserschutz zu verbessern. So sind Uferbereiche auf der Insel Baltrum heute mit hohlen Steinen bedeckt. Diese helfen dabei, Wellen zu brechen. Die Idee hierzu wurde im Labor für Hydromechanik und Wasserbau von Prof. Dr. F. Büsching entwickelt.

Die Weiterentwicklung der Deiche ist notwendig, schließlich ermöglichen sie es, das Leben von Mensch und Tier vor Hochwasser zu schützen. Um die Deiche zu stabilisieren, verwenden Bauingenieure heute häufig neben der Abdichtungsschicht noch ein zweites Sicherungselement. So wird am Fuß des Deiches auf der Luftseite eine Kiesschicht aufgeschüttet. „Das hat den Effekt, dass Wasser schneller abfließen und nicht bis zur Luftseite des Deichs vordringen kann. Es entsteht eine kontrollierbare Sickerlinie und der Deich bleibt stabil, da kein Material abgetragen wird“, erklärt Professor Gülzow.

Wie wirksam solch eine Kiesschicht ist, zeigen Studierende auf der GENIALE in einem Experiment. Dazu bauen sie in zwei Plexiglas-Rinnen je einen Deich aus Sand.  Einer der beiden erhält am Fuß der Luftseite eine Kiesschicht. Dann lassen die Studierenden Wasser auf die Deiche treffen und simulieren damit eine Hochwasserwelle. Wie lange die unterschiedlichen Deiche den Wassermassen standhalten, erleben kleine und große Forscher am 3. September von 11 bis 18 Uhr bei der Wissensmeile am Altstädter Kirchplatz.