Lawinengefahr und Lawinenschutz – DI Martin Auer

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DI Martin Auer
DI Martin Auer

DI Martin Auer
Büro Auer – Technisches Büro für Forst- und Holzwirtschaft, Wildbach- und Lawinenverbauung, Landeck
office@bueroauer.at

Inhalt

Lawine – Definition
Lawinenunterscheidung
Abbruchkriterien
Wind – „Baumeister der Lawinen“
Lawinendynamik
Lawinengeschwindigkeiten
Dichte während des Abganges
Dichte in der Ablagerung
Lawinenkräfte
Schutz vor Lawinen – Permanenter Schutz
Technische Maßnahmen
Verbauungen im Anbruchgebiet
Verbauungen im Auslaufgebiet
Forstlich biologische Maßnahmen – Aufforstung
Raumplanerische Maßnahmen – Gefahrenzonenpläne
Tiroler Raumordnungsgesetz
Schutz vor Lawinen – Temporärer Schutz
Verwendete Literatur

Lawinengefahr und Lawinenschutz

Lawine – Definition
§ 99 Forstgesetz 1975 (BGBl .Nr. 440/1975):
(2) Unter einer Lawine im Sinne dieses Bundesgesetzes sind Schneemassen zu verstehen, die bei raschem Absturz auf steilen Hängen, Gräben u. ä., infolge der kinetischen Energie oder der von ihnen verursachten Luftdruckwelle oder durch ihre Ablagerung Gefahren oder Schäden verursachen können.
(4) Das Einzugsgebiet einer Lawine im Sinne dieses Bundesgesetzes ist deren Nähr-, Abbruch- und Ablagerungsbereich sowie die Lawinenbahn.

Ein Gemisch von mehr oder weniger Luft mit vorwiegend körnigen Schneeteilchen rutscht, fließt, kollert oder stiebt bzw. fällt frei zu Tal und erreicht durch das Zusammenspiel von Masse und Geschwindigkeit seine Zerstörungskraft. Als Lawine bezeichnet man den gesamten Bewegungsvorgang, beginnend mit dem Anbruch des abgelagerten Schnees im Anbruchgebiet. Durch die vorgegebene Geländeform bestimmt, bewegt er sich dann in der Sturzbahn zu Tal, in der im allgemeinen kein Lawinenschnee liegen bleibt. Erst wenn die Sturzbahn auf längere Strecke ausreichend flach (20° bis 10°) wird, spricht man von der Auslaufstrecke der Lawine. Hier verringert sich die Bewegung bis zum Stillstand und der Lawinenschnee bleibt im Ablagerungsgebiet liegen.

Lawine Kaunertal
Lawine

 

Lawinen – Unterscheidung

  • Nach der Entstehung kann man folgende Lawinen unterscheiden
    (Eidgenössisches Institut für Schnee- und Lawinenforschung 1989):
  • Form des Anrisses:
    linienförmig, scharfkantig – Schneebrett
    punktförmig – Lockerschneelawine
  • Form der Bewegung:
    vorwiegend fließend – Fließlawine
    vorwiegend stiebend – Staublawine
  • Lage der Gleitfläche:
    innerhalb der Schneedecke – Oberlawine
    auf dem Boden – Bodenlawine
  • Feuchtigkeit des abgleitenden Schnees:
    trocken – Trockenschneelawine
    nass – Nassschneelawine
  • Form der Bahn:
    flächig
    runsenförmig (kanalisiert)

 

Form des Anrisses:
linienförmig, scharfkantig
=> Schneebrett
Schneebrett
punktförmig
=> Lockerschneelawine
Lockerschnee
Form der Bewegung:
vorwiegend fliessend
=> Fließlawine
Fliesslawine
vorwiegend stiebend
=> Staublawine
Staublawine
Lage der Gleitfläche:
innerhalb der Schneedecke
=> Oberlawine
Oberlawine
auf dem Boden
=> Bodenlawine
Bodenlawine
Form der Bahn:
flächig
Schneebrett / flächig
runsenförmig (kanalisiert)
runsenförmig / kanalisiert
Feuchtigkeit des abgleitenden Schnees:
trocken
=> Trockenschneelawine
nass
=> Nassschneelawine
Länge der Bahn:
vom Berg ins Tal
=> Tallawine
am Hangfuß zum Stillstand kommend
=> Hanglawine
Art des Schadens:
Heimstätte, Hab und Gut, Verkehr, Wald => Katastrophen- oder Schadenlawine Skifahrer und Bergsteiger im freien Skigelände => Touristen- oder Skifahrerlawine
Art des anbrechenden Materials:
Schnee
=> Schneelawine
(Gletscher-) Eis
=> Eislawine (Gletscherabbruch)

Tabelle: Lawinenklassifikation des SLF
(Illustrationen ©SLF)

Abbruchkriterien

Der Abgang einer Lawine kommt durch ein Zusammenspiel mehrerer komplexer Faktoren zustande:

  • Geländeneigung: ab 20° ist grundsätzlich mit Abgängen zu rechnen; die Mehrheit der Lawinen lösen sich im Bereich zwischen 30° und 45°, bei Neigungen über 60° lösen sich Schneemassen bereits bei geringen Schneehöhen, bzw. sacken in sich zusammen.
  • Weitere wichtige Faktoren: Schneehöhe, Schneeart, Wind, Temperatur
  • Aufbau der Schneedecke
  • Beschaffenheit und Bewuchs der Oberfläche

Wind – „Baumeister der Lawinen“

Der Einfluss des Windes stellt einen der wesentlichsten Faktoren bei der Lawinenbildung dar (Windgeschwindigkeit und Windrichtung). Fallender Schnee wird bereits bei Windgeschwindigkeiten von 4 m/s (15 km/h) verfrachtet. Durch das Schleifen des verfrachteten Schnees wird dessen Dichte um das zwei- bis vierfache erhöht und wird im Lee (windabgewandte Seite) abgelagert (Wechtenbildung und Aufbau einer spröden, schneebrettgefährdeten Schneedecke).

Lawinendynamik

Für das Laufverhalten der Lawine sind neben der Zusammensetzung des Schnees noch die Hangneigung, die innerer (turbulente) Reibung und die Bodenreibung maßgeblich. Die Staublawine erreicht ihre maximale Geschwindigkeit etwa in der Mitte ihrer Höhe, die Fließlawine in der Oberfläche.
Löst sich also ein Schneebrett, tritt zunächst eine gleitende Bewegung ein, das Brett zerbricht in einzelne Schollen, aus der sich in der Folge eine knollige, pulvrige oder breiartige Masse bildet. Fließlawinen erreichen bereits nach ca. 20 – 40 m ihre maximale Geschwindigkeit. Wenn der Schnee trocken und feinkörnig ist, beginnt sich bei etwa 10 m/s (36 km/h) Schneestaub oberflächlich abzuheben. Durch weitere Luftzufuhr und anhaltender Bewegung stieben immer mehr Schneeteilchen in die Luft. Es entsteht eine mächtige Schnee-Staubwolke (Lawinen mit Staubwolken bis zu 200 m wurden beobachtet).

Lawinengeschwindigkeiten

nasse Fließlawine

10 – 20 m/s

36 – 72 km/h

trockene Fließlawine

20 – 40 m/s

72 – 144 km/h

Staublawine

30 – 70 m/s

144 – 252 km/h

Quelle: Lawinenhandbuch (1996)

Dichte während des Abganges

Staublawine
2 – 15 kg/m3
trockene Fließlawine
50 – 300 kg/m3
nasse Fließlawine
300 – 400 kg/m3

Quelle: Lawinenhandbuch (1996)

Dichte in der Ablagerung

Gletschereis
830 – 900 kg/ m3
abgelagerter Lawinenschnee
500 – 800 kg/m3
Nassschnee
300 – 600 kg /m3
Pulverschnee
30 – 60 kg /m3

Quelle: Lawinenhandbuch (1996)

Lawinenkräfte

In Abhängigkeit von der Schneedichte, der Lawinenbahn, der Geschwindigkeit und der Art der Hindernisse erreichen Lawinen sehr hohe Kräfte. Diese lassen sich sehr schwer messen, sie können anhand von Schäden abgeschätzt werden.

1 kN/m2
(100 kg/m2)
Fenster gehen zu Bruch
5 kN/m2
(500 kg/m2)
Türen werden eingedrückt
30 kN/m2
(3000 kg/m2)
Holzgebäude werden zerstört, Mauern beschädigt
100 kN/m2
(10.000 kg/m2)
Baume werden entwurzelt
1000 kN/m2
(100.000 kg/m2)
Betonkonstruktionen werden beschädigt oder zerstört

 

Schutz vor Lawinen

Permanenter Schutz

Darunter werden technische, forstlich-biologische und raumplanerische Maßnahmen, sowie die Aufklärung von betroffenen und interessierten Personenkreisen über Schnee- und Lawinenvorgänge verstanden.

Technische Maßnahmen

Nach der Örtlichkeit der Verbauung unterscheidet man zwischen Verbauungen im Anbruchgebiet und im Auslaufgebiet.

Verbauungen im Anbruchgebiet
  • Stützverbauung – Aufgabe und Wirkung
    Aufgabe der Stützverbauung ist es, das Anbrechen von Lawinen zu verhindern, oder zumindest entstehende Schneebewegungen – sie können nicht vollständig unterbunden werden – auf ein unschädliches Maß zu beschränken.
    Voll entfaltete Lawinen entwickeln Kräfte, die von den Stützverbauungen nicht aufgenommen werden können. Deshalb werden die obersten Werksreihen, sowie die Randwerke stärker dimensioniert. Die Stahlschneebrücken werden meist nach den Schweizer Richtlinien für den Lawinenverbau im Anbruchgebiet (EIDGENÖSSISCHES INSTITUT FÜR SCHNEE- UND LAWINENFORSCHUNG 1990) dimensioniert.
    Die Wirkung der Stützverbauung beruht darauf, dass der kriechenden und eventuell gleitenden Schneedecke eine im Boden verankerte, mehr oder weniger hangsenkrechte, bis an die Schneeoberfläche reichende Stützfläche entgegengestellt wird. Dadurch entsteht eine Art Stauwirkung. Innerhalb der Stauzone, die praktisch über eine hangparallele Distanz von mindestens der dreifachen lotrechten Schneehöhe reicht (wesentlich abhängig von der Gleitbewegung), entstehen im Schnee zusätzlich hangparallele Druckspannungen.
Foto Stützverbauung Davos
Stützverbauungen im Anbruchgebiet
Foto Stützverbauung - Anbruchgebiet
Die Stützverbauung beschränkt flächenmäßig das Gebiet, über welches sich Scherrisse fortpflanzen können

 

Stützverbauung Lawine
Foto: Stützverbauung


Diese werden von den Stützflächen aufgenommen, wodurch die im Staubereich liegenden vor der Abstützung vorhandenen schneebrettbildenden Scher- und eventuell Zugspannungen vermindert werden. Bei Abbrüchen verhindert die Stützverbauung das Mitreißen der Altschneedecke und beschränkt flächenmäßig das Gebiet, über welches sich Scherrisse fortpflanzen können. Durch die Bremswirkung der Werke wird die Geschwindigkeit, die für eine Schadenwirkung – neben der Schneemenge – maßgebende Größe, in Schranken gehalten. Zudem wirkt sich auch das Auffangvermögen der Stützwerke günstig aus
(Eidgenössisches Institut für Schnee – und Lawinenforschung – 1990).
Die obersten Werke eines Hanges, bei dem mit starker Wechtenbildung zu rechnen ist, sind möglichst nahe an den Wechtenfuß zu stellen, ohne dass dieser mit einbezogen wird. Gegebenenfalls kann die Wechtenbildung durch eine Verwehungsverbauung verhindert werden.

  • Verwehungsbauten werden zur Schneeentlastung verbauter Anbruchgebiete verwendet (bei hangstreichender Windrichtung auf Geländerücken).
  • Schneezäune dienen vorwiegend zur Ergänzung einer funktionierenden Anbruchverbauung. Die Schneeverfrachtung kann hier gesteuert werden.
Verbauungen im Auslaufgebiet

Mit diesen Verbauungen (Ablenkdämme, Auffangdämme sowie Bremshöcker) wird die auslaufende Lawine in ungefährliche Bereiche abgelenkt bzw. aufgefangen.

Einfache Berechnung der Dammhöhen:
Wenn man die gewählte Dammhöhe als Energiehöhe h annimmt, so errechnet sich daraus überschlägig, dass Lawinen bei der Geschwindigkeit v zum Stillstand gebracht werden können:

Formel: h = v² / 2g und v = Wurzel aus 2gh
h = v² / 2g, und v=Wurzel aus 2gh

h Energiehöhe
v Geschwindigkeit in m/s
g Erdbeschleunigung

Straßenbereiche in Lawinenbahnen können durch Galerien oder Rohrbrücken gesichert werden.

Forstlich-biologische Maßnahmen
Aufforstung

Grundsätzlich gilt ein mehrstufiger und geschlossener Waldbestand als bester Schutz vor Lawinenanbrüchen. Ziel muss es daher sein, bestehenden Wald in Lawinenbereichen zu erhalten, unbewaldete Flächen im Schutz von Anbruchsverbauungen aufzuforsten bzw. bestehende Wälder in Lawinenanbruchgebieten zu sanieren. Faktoren wie Niederschlag, Temperaturklima, Bio – und kleinklimatische Standortseinheiten (Frosttrocknis, Bewindung, Langschnee etc.) bedürfen einer besonderen Berücksichtigung.

Festlegung der Aufforstungsgrenzen

MAYER legt die obere Aufforstungsgrenze – natürlich unter Berücksichtigung der verschiedenen Waldgrenztypen – bei der Baumart Zirbe mit 2.200 m fest. Die potentielle Waldgrenze liegt um bis zu 50 m tiefer, da in den obersten Regionen die Ausfälle am größten sind. Nach Berücksichtigung der Bodentemperatur, der Schneehöhen, Windwirkung usw. kann nach Auswahl geeigneter Plätze mit der Aufforstung begonnen werden.

Hangneigung
Anzahl Pflanzen/ha
30°
500
40°
1000

Der Lawinenschutz in höheren Anbruchsgebieten kann durch forstlich-biologische Maßnahmen nur bedingt verbessert werden.

Rottenaufforstung Kirchberg bei Andermatt
Aufforstung bei Andermatt (Foto WSL)

 

Raumplanerische Maßnahmen
  • Abb: Legende Gefahrenzonenplanung
    Abb: Legende Gefahrenzonenplanung

    Gefahrenzonenpläne – Österreichisches Forstgesetz 1975, sowie die Gefahrenzonenplan-Verordnung (BGBl. Nr. 436/1976)
    Die Abgrenzung der Gefahrenzonen erfolgte in den Grenzen des für den Zeitpunkt der Erhebung im jeweiligen Einzugsgebiet verfügbaren Katastrophenpotenzials unter Berücksichtigung eines Ereignisses mit einer Wiederkehrwahrscheinlichkeit von etwa 150 Jahren. Zweck der Ausarbeitung eines Gefahrenzonenplanes (GZP) ist die flächenhafte Feststellung der Gefährdung von Örtlichkeiten durch Wildbäche und Lawinen. Der GZP ist eine wesentliche Grundlage für die Raumplanung, hauptsächlich hinsichtlich der Steuerung der Siedlungstätigkeit. Der GZP besteht aus einem kartographischen Teil (Gefahrenkarte 1:25.000 oder 1:50.000 und der Gefahrenzonenkarte 1:1000 oder 1:5000) und einem textlichen Teil.

  • Rote Zone – Lawinenkräfte > 10 kN/m2 sind in diesem Bereich zu erwarten (entspricht „Lawinenerlass“ BMLF – urspr. Kräfte 25 kN/m2): Die „rote Gefahrenzone“ umfasst Flächen, die derart gefährdet sind, dass ihre ständige Benutzung für Siedlungs- und Verkehrszwecke wegen der voraussichtlichen Schadenswirkung des Bemessungsereignisses nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich ist. Obwohl der GZP nur den Rang eines Gutachtens hat, sind nach den Landes- und Raumordnungsgesetzen die roten Zonen von einer Widmung als Bauland auszuschließen.
  • Gelbe Zone – Lawinenkräfte 1 kN/m2 bis 10 kN/m2 sind in diesem Bereich zu erwarten (entspricht „Lawinenerlass“). Die „gelbe Zone“ umfasst alle übrigen durch Wildbäche und Lawinen gefährdeten Flächen, deren ständige Benutzung für Siedlungs- und Verkehrszwecke beeinträchtigt ist. Um durchaus mögliche Gebäudeschäden gering zu halten, sollte die Baubehörde im Bewilligungsverfahren besondere Auflagen vorschreiben und deren Einhaltung überprüfen. Dabei kann es sich um tiefreichende Fundamente, verstärkte Grundmauern, eine erhöhte Lage des Erdgeschosses sowie um hangseitig und/oder dem Wildbach bzw. Lawinenstrich zugekehrte Außenmauern oder Wandöffnungen. Hinzu kommen Grobsteinwürfe oder Prallmauern, die dem Gebäude vorgelagert sind.
  • „Blaue Vorbehaltsbereiche“ in der Gefahrenzonenkarte werden entweder für die Durchführung von technischen bzw. forstlich biologischen Schutzmaßnahmen des forsttechnischen Dienstes sowie zur Aufrechterhaltung der Funktionstüchtigkeit dieser Maßnahmen benötigt oder dienen zur Sicherstellung einer Schutzfunktion bzw. eines Verbauungserfolges, wozu sie einer besonderen Art der Bewirtschaftung bedürfen.
  • „Braune Hinweisbereiche“ markieren Flächen, die vermutlich von anderen als Wildbächen und Lawinen ausgehende Naturgefahren, wie Steinschlag, Rutschungen, bedroht sind.
  • „Violette Hinweisbereiche“ sind Flächen, deren Schutzfunktion von der Erhaltung des Bodens und der Geländebeschaffenheit abhängig ist (Leitdämme für Wildbäche und Lawinen).
Grundlagen zur Erstellung der Gefahrenzonenpläne:

Chroniken und Berichte, Luftbilder, meteorologische Daten, Simulationsmodelle (z.B. Modell Samos – FBVA/AVL-List Verwendung beim forsttechnischen Dienst für Wildbach- und Lawinenverbauung, Modell Elba II – Boku Wien).

TIRIS Raumordnung Naturgefahren Lawine Gefahrenzonenplan
Gefahrenzonenplan mit Orthofoto ©TIRIS

Tiroler Raumordnungsgesetz

Tiroler Raumordnungsgesetz 1997 (TROG 97) §37 Bauland

(2) Grundflächen, deren Eignung als Bauland insbesondere unter Bedachtnahme auf Gefahrenzonenpläne wegen einer Gefährdung durch Lawinen, Hochwasser, Wildbäche, Steinschlag, Erdrutsch oder andere Naturgefahren nur unter der Voraussetzung einer bestimmten Anordnung oder baulichen Beschaffenheit von Gebäuden oder sonstiger baulicher Vorkehrungen im Bereich von Gebäuden gegeben ist, dürfen nur dann als Bauland gewidmet werden, wenn sie innerhalb eines bestehenden zusammenhängenden Siedlungsbereiches oder unmittelbar im Anschluss daran gelegen sind und das Bauland dadurch nicht in Richtung stärker gefährdete Bereiche erweitert wird.

Temporärer Schutz

Darunter versteht man Maßnahmen, die kurzfristig auf Zeit, Ort und Ausmaß der Lawinengefahr abgestimmt, durchgeführt werden. Die Beurteilung der Lage obliegt der Lawinenkommission vor Ort und dem jeweiligen Lawinenwarndienst (in Tirol seit 1960).

Gesperrte Piste
Lawinensperre – gesperrte Piste

Temporärer Schutz kann bedeuten:

  • Künstliche Lawinenauslösung
    Hier wird einerseits die Abgangbereitschaft der Lawinen getestet, andererseits können Lawinen kontrolliert entschärft werden.
    Sprengung vom Hubschrauber, Sprengseilbahnen und flüssiggasbetriebene Lawineauslöseanlagen (Gaz.ex)
  • Evakuierung
    Die Warnung vor bestehenden Lawinenabgängen gehört ebenso zu diesen Maßnahmen wie die Sperre einer Straße oder eines gefährdeten Gebietes.
  • Warnung
  • Sperre

All diese Maßnahmen und Unterlagen können Expertenwissen nicht ersetzen.

DI Martin Auer

Verwendete Literatur:

  • LAWINENHANDBUCH – Karl Gabl (Hrsg.), Bernhard Lackinger (Hrsg.), Amt der Tiroler Landesregierung 1988; Tyrolia Verlag, Innsbruck – Wien
  • AUER, M. 1997: Grundlagen für das Verbauungsprojekt Stockibach Lawine, Gemeinde St. Anton, Bezirk Landeck, Diplomarbeit
  • AULITZKY, H. et.al. 1987/88: Studienblätter zur Vorlesung Grundlagen der Wildbach- und Lawinenverbauung; Institut für Wildbach- und Lawinenschutz; BOKU Wien
  • EIDGENÖSSISCHES INSTITUT für SCHNEE – und LAWINENFORSCHUNG 1990: Richtlinien für den Stützverbau; Mitteilung der EISLF, Nr. 29 – Neuauflage 
  • FORSTGESETZ (1975), ris.bka.gv.at
  • INSTITUT FÜR WILDBACH- UND LAWINESCHUTZ, 1999: Lawinengefahren und Lawinenschutz
  • MAYER, H., OTT, E. 1991: Gebirgswaldbau und Schutzwaldpflege; Gustav Fischer Verlag New York

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