Die numerische Modellierung von Wildbächen

In den Bergregionen Europas sind Wildbäche eine natürliche Gefahr. Ein neues, GIS-fähiges numerisches Modell wird den Prozess der Entscheidungsfindung bei der Gefahrenbeurteilung von Wildbächen vereinfachen.

Wildbäche sind ein heftiger Strom aus Wasser und Schutt, der natürliche und vom Menschen erbaute Strukturen ernsthaft beschädigen kann. Die Risikoeinschätzung solcher Umweltgefahren umfasst oftmals einen numerischen Modellierungsansatz. Die numerische Modellierung der inhomogenen Wasser- und Schuttkomponenten hat sich jedoch als große Herausforderung erwiesen.

Die Wissenschaftler des Cemagref, einer öffentlichen Organisation, die sich in Frankreich aktiv mit der Forschung im Bereich Umwelttechnik beschäftigt, haben vielleicht eine Lösung gefunden. Sie wendeten die Methode der Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) an, um genauere Simulationen zu erreichen. SPH behandelt den Wildbach als einen Strom einzelner Partikel unter dem Einfluss hydrodynamischer, gravitationsbedingter und anderer physikalischer Kräfte.

Cemagref entwickelte ein dreidimensionales unstetes numerisches Modell auf der Basis von SPH, mit dem sowohl die Eigenschaften des Wildbachstroms als auch die Kräfte berechnet werden können, die dieser auf ihn im Wege stehende Strukturen wie Dämme überträgt. Um das Paket für potenzielle Nutzer noch attraktiver zu gestalten, wurde eine Funktion zur visuellen Darstellung der Modellsimulationsergebnisse in topografischen Karten mittels einer standardisierten GIS-Software eingefügt. Diese bereitet den Weg für bedeutende Verbesserungen auf dem Gebiet der Gefahrenbeurteilung.

Im Rahmen des THARMIT-Projekts verglich Cemagref seine Modellsimulationen mit Feldmessungen von Wildbächen. Diese Aufgabe eröffnete dahin gehend Einblicke, welche Arten von Muren das Modell exakt voraussagen kann und wo Verbesserungen notwendig sind.

Ausgestattet mit diesem neuen Modell und seinen GIS-Funktionen, können Ingenieure die Risikien in wildbachgefährdeten Regionen besser abschätzen und schneller vorbeugende Maßnahmen vorschlagen. Es sind noch weitere Studien zur Modellprüfung geplant.