Naturgefahren, Ingenieurbiologie und Schutzwälder

Durch den Siedlungsdruck und tendenziell steigende Baukosten wird das Thema Schutz gegenüber Naturgefahren immer wesentlicher. Neben geotechnischen Maßnahmen und Methoden zur Hangsicherung und Böschungsstabilisierung sowie zur Wildbachverbauung und Erosionssicherung, die bauliche Eingriffe in die natürliche Umwelt bedingen, können und müssen verstärkt Ansätze gefunden werden, die weitaus früher ansätzen, nämlich im Rahmen ingenieurbiologischer Methoden.

Umso früher in der Prozesskette die Eingriffe erfolgen, desto naturnaher, schonender und nachhaltiger sind die Maßnahmen. Von diesem Ansatz geht die Ingenieurbiologie aus, die in Zeiten von Klimawandel eine zunehmende Bedeutung erlangt.

Im Rahmen der Ingenieurbiologie wird versucht, Landschafts- und Erosionsschäden mit biologischen Mitteln durch gezielte Steuerung der Vegetation vorzubeugen. Genutzt wird dabei die Verwurzelung der Vegetation, die die Stabilität des Bodens gegenüber Erosion je nach Vegetationsart positiv beeinflusst. Gegenüber Kunstbauten ist der Ansatz nicht nur um ein Vielfaches naturnaher, sondern ebenso volkswirtschaftlich kostengünstiger.

Ingenieurbiologie ist ein biologisch-technisches Fachgebiet, das sich mit der Sicherung von Bauwerken und Nutzungen mittels Pflanzen und Pflanzenbeständen befasst. Ingenieurbiologische Bauwerke lassen sich umweltverträglich anlegen. Richtig angewandte Ingenieurbiologie dient somit einer umweltgerechten und nachhaltigen Sicherung der Funktionsfähigkeit des Naturhaushaltes und der Entwicklung von Landschaften.

Eva Hacker & Rolf Johannsen

Die ingenieurbiologischen Methoden reichen von Rekultivierungen, Ansaaten, Gehölzanpflanzungen, Rasensicherungen, Windschutzhecken, dem Anlegen von Flechtwerken, Wildbachverbauungen, Faschinenbau bis hin zum Anlegen und Pflegen von Schutzwäldern.

„Neben waldbaulichen Maßnahmen zur Pflege und Aufwertung von Schutzwäldern können ingenieurbiologische Maßnahmenmögliche Gefahren verringern und langfristig vor Gefahren schützten. Charakteristisch für ingenieurbiologische Maßnahmen ist der Einsatz von Pflanzen und Pflanzenteilen, die im Laufe ihrer Entwicklung für sich, aber auch in Verbindung mit anderen Baustoffen wie Holz oder Steinen für eine dauerhafte Hangsicherung sorgen. Dies deshalb, weil Pflanzen nicht nur den Boden bedecken, sondern diesen mit ihren Wurzeln auch festigen und dadurch die Erosion vermindern“ (Link).

Ingenieurbiologische Maßnahmen bewirken in geotechnischer Hinsicht eine biologische Kohäsion sowie Dübel- und Ankerkräfte und lassen sich hydraulisch durch die erzielte Schleppspannung und die Fließgeschwindigkeit ausdrücken.

Schutzwälder greifen in der Prozesskette möglichst früh an, indem präventiv auf drohende Umweltgefahren eingewirkt wird.

„Laut dem Waldentwicklungsplan sind rund 30 Prozent der österreichischen Waldfläche Schutzwald, das entspricht 1,25 Millionen Hektar. Fast jede vierte Österreicherin und jeder vierte Österreicher profitiert von den Schutzwirkungen des Waldes. In Österreich beschreibt und definiert das 2002 novellierte Forstgesetz die Schutzfunktionen des Waldes. Dabei unterscheidet es unter dem Überbegriff Schutzwald zwischen Standortschutzwald (§21[1]), Objektschutzwald (§21[2]) und Bannwald (§27)“ (Link).

Die Schutzfunktion des Waldes besteht grundsätzlich in der Barrierefunktion gegenüber Naturgefahren.

• In diesem Sinne stellt der „Bannwald“ eine direkte Barriere gegen Lawinen, Steinschlag, Erdabrutschung, Hochwasser und Wind dar.
• „Standortschutzwälder“ sind hingegen Wälder, deren Standort durch die abtragenden Kräfte von Wind, Wasser oder Schwerkraft gefährdet sind und bei denen dem Wald die Aufgabe zukommt, sichernd gegenüber Rutschungen und Erosion zu wirken.
• „Objektschutzwälder“ sind hingegen „Wälder, die Menschen, Siedlungen, Infrastrukturanlagen oder kultivierten Boden vor Elementargefahren und schädigenden Umwelteinflüssen schützen. Sie halten unter anderem Lawinen und Steine auf, vermeiden Rutschungen und speichern abfließendes Niederschlagswasser“.

Eine Barriere bildet ein Schutzwald nicht nur rein mechanisch, indem Muren und Lawinen abgefangen werden, sondern gar nicht erst entstehen. Bäume bilden mit ihrem Wurzelwerk ein weit verzweigtes Filterwerk, das nicht nur Stickstoffe in der Baumkrone sammelt und bei Niederschlag im Wurzelwerk säubert, nämlich durch mechanische Herausfiltrierung oder chemische Prozesse. Darüber hinaus sammelt der lockere und kaum verdichtete Waldboden mit seinem Netz an Wurzeln und Kanälen das Regenwasser wie ein Schwamm.

Bis zu 50 Liter Wasser werden somit pro Quadratmeter gebunden und verhindern das Entstehen von Oberflächenentwässerungen, die sich später zu reißerischen Murgängen entwickeln können. Nicht zuletzt stabilisiert die Vegetation den Boden vor Erosion. Laubwald durchwurzelt den Boden intensiver, bildet mehr Humus und ist folglich sowohl bei der Trinkwasserfiltrierung als auch beim Schutz vor Erosion wirksamer als Nadelwald, wobei unterschiedliche Baumarten unterschiedlich tief und verzweigt wurzeln.

Demgegenüber ist landwirtschaftlich genutzter Boden anfällig für die Bodenerosion. Die Bodenbedeckung ist zumeist gering, beträgt nur einen Bruchteil der Gesamtfläche, hinzu kommen Erntegassen und Dämme ohne vegetative Bedeckung. Dadurch wird die Verschlammung gefördert. Der intensive Arbeitseinsatz verdichtet den Boden mit jedem einzelnen Arbeitseinsatz, sodass die Filterwirkung des Bodens herabgesenkt wird. Hinzu kommt, dass sich der Weinbau beispielsweise vielfach auf besonders erosionsgefährdetem Boden, nämlich auf steilen Hängen abspielt, sodass die Gefahr der Bodenerosion noch einmal höher ist.

Der Mensch hat in seiner Beziehung mit der Natur versucht, die Gefahren der Natur zu bändigen, indem er Schutzwälder oder bepflanzte Streifen im landwirtschaftlichen Grün, so genannte Erosionsschutzstreifen, angelegt und erhalten hat, sowie durch Terrassierungen zur Reduktion der Geländeneigung oder durch Entwässerungsmaßnahmen in die hydrogeologischen Gegebenheiten eingegriffen hat. Die Ingenieurbiologie greift diese vielfältigen Methoden heute auf, um Probleme mit Naturgefahren an den Ansätzen und nicht nur im Bereich der Auswirkungen zu beheben.

Weitere Artikel:

Naturgefahren in den Alpen – Vorsorge und Schutz durch bauliche Maßnahmen

Literatur:

Eva Hacker und Rolf Johannsen: „Ingenieurbiologie“, Ulmer Verlag, Stuttgart 2011

Wolfgang Pietzsch: „Ingenieurbiologie“, Wilhelm Ernst & Sohn Verlag, Berlin – München – Düseldorf 1970