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Entwicklung und Erprobung eines integrativen 3D Frühwarnsystems für alpine instabile Hänge

Obwohl in den letzten Jahren große Fortschritte bei der Erkennung, Vorhersage, Schadens­minderung und ‑vermeidung gemacht wurden, fordern Hangbewegungen insbesondere im alpinen Raum immer noch einen hohen gesellschaftli­chen und ökonomischen Tribut. Insbesondere durch Extremwetterereignisse, wie z. B. die Starkregen im August 2005, können instabile Hänge aktiviert werden und die in ihrem Einzugsbereich liegenden Menschen, Siedlungen und Güter bedrohen. Aktuell lässt sich bedingt durch den klimatischen Wandel bereits eine Zunahme der Problematik erkennen.

Um dies zu erreichen, muss ein mutmaßlich instabiler Hang zunächst ingenieurgeologisch untersucht und dann mit einem geeigneten Monitoringsystem möglichst kontinuierlich überwacht werden. Exklusive Instrumente und Methoden dafür stehen bereit, werden aus Kostengründen eher selten tatsächlich eingerichtet. Außerdem steigt die Zahl der Örtlichkeiten mit Bedarf spürbar. Ziel dieses Projektes ist es deshalb, ein relativ kostengünstiges und flexibel einsetzbares integratives Monitoring- und Frühwarnsystem an einem ausgewählten Standort zu entwickeln und zu erproben.

Grundlage des Monitoringsystems soll dabei vor allem die Integration ebenso innovativer wie wirtschaftlicher Messtechnologien zu einem Geo-Sensornetz sein. Die Bewegungen an der Oberfläche sollen dabei punktuell und hochgenau durch das Global Navigation Satellite System (GNSS) sowie flächenhaft durch reflektorlose Tachymetrie erfasst werden; die Ermittlung der Bewegungen in der Tiefe entlang von Bohrprofilen soll durch ein neu entwickeltes Time-Domain-Reflectometry (TDR) System erfolgen. Parallel dazu ist die Erfassung von Porenwasserdruck bzw. Bergwasserspiegel und der klimatischen Verhältnisse (Niederschlag, Temperatur, Schneehöhen) vorgesehen. Auf diese Art und Weise können die 3D Bewegungen des Hanges nahezu in Echtzeit ermittelt werden und so mit den aktuellen Rahmenbedingungen (Niederschlag, Porenwasserdruck etc.) verglichen und auf Triggermechanismen hin untersucht werden.

Das Verbundprojekt im Geotechnologien Programm des BMBF wird gemeinsam vom Lehrstuhl für Ingenieurgeologie der TU München, dem Lehrstuhl für Geodäsie der TU München und dem Institut für Geodäsie der Universität der Bundeswehr durchgeführt.

Der Beitrag der Universität der Bundeswehr zum integrativen Monitoringsystem besteht darin, mit einem allwetterfähigen Low-Cost-GNSS-System an der Oberfläche Bewegungen kontinuierlich mit der Qualität einiger Millimeter zu erfassen. Die GNSS-Sensoren sollen dabei in der unmittelbaren Nähe einiger der TDR-Stationen liegen, um so auch orientiert im übergeordneten Bezugssystem die mittels TDR erfassten Bewegungen angeben zu können.

Der konzipierte Aufbau des online Low-Cost-GNSS-Systems sieht insgesamt 4 Stationen vor, von denen zwei respektive drei Stationen im Bereich des Rutschhangs installiert werden (Rover-Stationen) und die vierte Station außerhalb des Rutschgebietes. Die Datenübertragung zwischen den Stationen und einer Zentralstation erfolgt mittels WLAN.