Die Geschwindigkeit der Steine messen

Wasser. Gesteins- und Schlammablagerungen gefährden Trinkwasser- und Stromproduktion, die sinkende Wassertiefe die Schifffahrt und Auen. Am größten künstlichen Fluss der Welt in Wien testen Forscher, wie sich dem entgegenwirken lässt.

Eigentlich wirkt es sehr ruhig. Und doch fließen pro Sekunde zehn Kubikmeter Wasser ab, der Wasserspiegel im fünf Meter breiten und bis zu drei Meter tiefen künstlichen Fluss senkt sich schnell. Zum Vorschein kommen etwa fünfzig Weidenbäumchen und faustgroße Steine, die ein Flussbett nachbilden. Sie sind die ersten Testobjekte im neuen Forschungsgerinne am Wiener Brigittenauer Sporn, wo der Donaukanal von der Donau abzweigt. Hier, am größten Forschungsfluss der Welt, wollen Forscher ihr Wissen über Hochwasserschutz, Wasserkraft, Schifffahrt und Ökologie weiterentwickeln.

In ersten Versuchen will man messen, was die Weiden bei Hochwasser bewirken. Die Pflanzen bremsen das Wasser. Das ist außerhalb von Siedlungen erwünscht, in Wohngebieten erhöht es die Hochwassergefahr. „Alles wegzuhacken ist also keine Lösung“, sagt Helmut Habersack, Wasserbauprofessor am Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau der Boku Wien. An den Bäumchen und am Rand des Gerinnes sind Messmarken angebracht. Kameras zeichnen die nach Art und Alter unterschiedliche Biegung der Pflanzen auf. Die Ergebnisse sollen Hinweise liefern, wie sich Überflutungsflächen sinnvoll bepflanzen lassen.

Auch die faustgroßen Steine sind Teil eines Versuchs. Die Wissenschaftler interessiert, welche Strecke ein Stein im Jahr zurücklegt. Die Steine sammeln sich vor Kraftwerken und fehlen im Fluss. Die Folge: „Der Fluss gräbt sich ein, der Pegel der Donau sinkt um etwa zwei Zentimeter im Jahr“, so Habersack. Das gefährde langfristig die Schifffahrt. Sinkt der Wasserpegel weiter, könnte in 80 bis 100 Jahren sogar die Au austrocknen.

Flussabwärts des Wiener Kraftwerks Freudenau müssen daher große Mengen Schotter in die Donau geschüttet werden. Weit mehr wäre notwendig, schätzt der Experte. Aber woher nehmen? „Bei uns entstünden Löcher in der Landschaft. Kippt man tonnenweise Material in die Donau, wird es in Bratislava als Baumaterial wieder herausgebaggert“, so Habersack. Um dem entgegenzuwirken, wurden früher in kurzen Abständen sogenannte Buhnen, dammartige Bauten im rechten Winkel zum Ufer, errichtet. Dadurch stieg der Druck auf das Flussbett aber weiter.

Eisvogel brütet wieder

Die Wissenschaftler testeten daher bereits neue Buhnen, die in anderem Winkel, etwas abgesenkt und von der Uferböschung entfernt, in den Fluss gebaut werden. Mit Orangen, die sie in den Fluss warfen, zeigten sie, dass das Wasser so zum Ufer gelenkt wird. Ein ökologisch sehr willkommener Effekt, denn durch die an der Böschung entstehende Erosion baut hier etwa der Eisvogel wieder seine Bruthöhle.

Die Steine im Flussbett bewegen sich jedoch mehr und schneller als angenommen: rund drei Kilometer im Jahr. Die Forscher messen das mit bunten Kunststeinen mit kleinen Sendern, die sie in der Donau verteilen. Mit Kameras beobachteten sie die Steine unter Wasser: „Wir waren sehr überrascht, die Steine mit vier bis sieben Zentimetern Durchmesser bewegten sich selbst im Winter wie Ameisen weit schneller flussabwärts als gedacht“, sagt Habersack. Das passte nicht zu den Inhalten in Lehrbüchern.

Formel für den Wasserbau

Warum aber lagen die ursprünglichen Schätzungen so weit daneben? „Eine wichtige Formel für den Wasserbau stammt noch aus der Nachkriegszeit. Damals wurden Versuche in der Schweiz in einer nur 30 Zentimeter breiten Rinne durchgeführt“, sagt Habersack.

Im neuen Flussgerinne will man nun weit realitätsnaher testen. Die neuen Messwerte sollen eine Basis für bessere Computermodelle bilden, so der Forscher, der auch das Christian-Doppler-Labor für Innovative Methoden in Fließgewässermonitoring, Modellierung und Flussbau leitet. „Systematische Daten bekommt man nur unter kontrollierten und standardisierten Bedingungen. Das geht nur im Experiment. In der Donau schwankt die Fließgeschwindigkeit, und bei Hochwasser kann man kaum messen“, sagt Habersack.

Wirken will man aber weltweit, denn nirgendwo sonst gibt es eine vergleichbare Infrastruktur für die Forschung. Eine ähnliche Anlage am Mississippi, USA, ist nur etwa halb so groß. Mit dem Unesco-Lehrstuhl für Integrated River Research and Management koordiniert Habersack das erste Projekt einer internationalen Forschungsinitiative zu den großen Flüssen der Welt. Darin werden diese erstmals in globaler Zusammenarbeit untersucht: vom südamerikanischen Amazonas bis zum Jangtse in China. „Flüsse halten sich nicht an Landesgrenzen, daher kann auch die Forschung nicht dort enden.“ Wie beim Klimawandel müsse man auch beim Wasser und bei Flüssen weltweit an einem Strang ziehen.

Sandstrände verschwinden

Das sei dringend notwendig, so Habersack, der dazu Ende Juni Experten aus 30 Nationen in Wien versammelt. Denn die Stauräume großer Kraftwerke füllen sich mit Sedimenten, Gesteins- und Schlammablagerungen und verlanden nach und nach. Das könnte bereits ab 2030 die Strom- und Trinkwasserproduktion rund um den Globus bedrohen, so der Experte. „Wir haben häufig je nach Flussstrecke zu viel oder zu wenig Material im Fluss“, sagt er.

Zu viel, denn mitunter lösen sich bei Hochwässern große Mengen an Sedimenten auf einmal, die enorme Menge gefährdet Menschen und Bauten am Fluss. Zu wenig, denn der Sand fehlt, wo die Flüsse ins Meer münden. Wurden früher jährlich etwa 50 Millionen Tonnen feiner Sand ins Schwarze Meer gespült, sind es heute nur noch rund 20 Millionen Tonnen. Die Folge: „Die Sandstrände verschwinden nach und nach.“ Bis zu 17 Meter Küste im Jahr erodieren am Schwarzen Meer. Ein weltweites Phänomen, das auch schon an der Adria deutlich zu spüren sei.

Ab Ende 2018 will man im Norden Wiens die größten Flüsse der Welt auch im ganz großen Maßstab nachbauen. Klappt alles, soll dann unterstützt von EU, Technologie-, Lebens-, Wissenschafts- und Wirtschaftsministerium, Land Niederösterreich und Stadt Wien das neue Wasserbaulabor stehen. Das weltgrößte Forschungsgerinne dient nämlich als Zuleitung zu einem noch viel größeren Labor.

LEXIKON

Das Forschungsgerinne am Wiener Brigittenauer Sporn ist ein fünf Meter breiter und drei Meter tiefer Kanal für die Forschung zu Hochwasserschutz, Wasserkraft, Schifffahrt und Ökologie. Die Forscher wollen mit ihrer Arbeit eine Brücke zwischen ökologischen Bedürfnissen und ökonomischen Anforderungen spannen. Das weltgrößte Forschungsgerinne dient als Zufluss zu einem neuen Wasserbaulabor, das bis Ende 2018 errichtet werden soll.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.06.2015)