Bauen

Staumauer: Wasser als Energiespeicher. (Foto: Boley)

10.04.2015

Sensibler Lebensraum mit Riesenkräften

Wie Wasser die Ingenieure herausfordert

Das Wasser ist die Grundlage des Lebens auf der Erde. Daher sollte es die Aufgabe aller Menschen sein, es nachhaltig zu nutzen sowie vor Verunreinigungen zu schützen. Dies gilt auch, oder sogar besonders, für die Disziplin Geotechnik, in welcher Wasser meist eine große Herausforderung darstellt. Dabei geht es nicht nur darum, das Wasser zu kontrollieren, wie dies zum Beispiel beim Hochwasserschutz erforderlich ist. Ebenso gilt es, das Wasser vor Verunreinigungen durch Umwelteinflüsse zu schützen oder für die Gewinnung von sauberer Energie nachhaltig zu nutzen.
Einer der traditionellen Kernaufgaben der Geotechnik ist es, das Wasser im Boden, das so genannte Grundwasser, im Interesse der jeweiligen Bauaufgabe zu kontrollieren und zu lenken. Bei nahezu allen Bauwerken, welche tiefer in den Untergrund und somit in das Grundwasser reichen, müssen während der Bauzeit Wasserhaltungsmaßnahmen vorgesehen werden, welche die Trockenlegung der Baugrube und damit die Errichtung der Bauwerke erst ermöglicht.

Komplexe Wechselwirkung

Um die Kraft des Wassers im Boden beherrschen zu können, sind genaue Kenntnisse der örtlichen Geologie sowie der Interaktion zwischen Boden und Wasser erforderlich. Zur Vermeidung von Bauschäden und Havarien muss daher die Wirkung des Wassers auf die Bodenstruktur genau ermittelt werden, sodass eine ausreichende Dimensionierung der Bauwerke vorgenommen werden kann.
Die Erforschung dieser komplexen Wechselwirkung zwischen Wasser und Boden ist daher unter anderem Gegenstand von wissenschaftlichen Untersuchungen wie zum Beispiel am Institut für Bodenmechanik und Grundbau der Universität der Bundeswehr München, wo Ingenieure große Modellversuche zu umströmten Baugruben im Grundwasser durchführen.
Durch die in den letzten Jahren stark vorangetriebene Energiewende haben sich aber auch neue, anspruchsvolle Aufgabengebiete ergeben, in welchen die Geotechnik ihren Teil für eine umweltfreundlichere Zukunft beiträgt. So stellen sich Ingenieure im Bereich der Offshore Windenergieanlagen der Herausforderung, Gründungskonzepte zu entwickeln, welche den hohen dynamischen Belastungen aus Wellen und Meeresströmungen dauerhaft standhalten. Dabei wurde auch daran gedacht, dass in diesem sensiblen Lebensraum mit seinen schallempfindlichen Bewohnern die Herstellung der Gründungen sehr geräuscharm erfolgen muss.
Auch in einem anderen Bereich der Energiewende, und zwar der Energiespeicherung, spielt die Geotechnik eine entscheidende Rolle. In Zukunft werden wir weitere Speicherseen benötigen, in welchen große Mengen an Wasser durch Dämme gespeichert werden können. Die sorgfältige Auswahl geeigneter Standorte, sowohl in technischer als auch in ökologischer Sicht, sowie die Art und Gründung des Dammbauwerks fallen dabei in den Bereich geotechnischer Ingenieuraufgaben. Hier gilt es vor allem, die Dammbauwerke möglichst im Einklang mit der Natur herzustellen und dabei alle wesentlichen technischen Anforderungen zu erfüllen.
Die Geotechnik trägt jedoch nicht nur bei, uns mit grüner Energie zu versorgen. Das Aufgabengebiet umfasst zudem den Schutz vor Naturkatastrophen. Aufgrund der immer häufiger auftretenden extremen Hochwasserereignisse sind die Ertüchtigung und der Neubau zahlreicher Hochwasserschutzdämme erforderlich.

Das Wasser schützen

Aber nicht nur die Menschen müssen vor dem Wasser geschützt werden, auch das Wasser muss vor den von Menschen erzeugten Umweltverschmutzungen bewahrt werden. Deponie-Oberflächenabdichtungen verschließen die nicht mehr genutzten Deponien. Durch das gezielte Einsetzen undurchlässiger Böden in Kombination mit Kunststoffabdichtungen gelingt es, die Abfälle dauerhaft von der Umwelt fernzuhalten. Eine Verschmutzung der Oberflächenwässer sowie des Grundwassers kann somit verhindert werden. Der Erhalt von sauberem Trinkwasser für die kommenden Generationen kann somit realisiert werden.
Auch in Zukunft werden mit der Weiterentwicklung der Technologien, aber auch mit dem Fortschreiten des Klimawandels, immer neue Herausforderungen auf die Geotechnik zukommen, die es dann durch innovative Ideen zu lösen gilt. (Conrad Boley, Philipp Schober)

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