Abb. 1 - Quer liegende Stämme am Hang können mächtige Steinbrocken aufhalten. Foto: Ulrich Wasem (WSL)
Abb. 2 - Links: An einem solchen Hindernis blieb der Steinblock auf dem linken Bild hängen. Rechts: Der Bergföhrenwald (re) schützt die Ofenpassstrasse unweit des Dorfausgangs von Zernez (GR) ausreichend vor Steinschlag. Als kostengünstige Zusatzmassnahme können gefällte Bäume quer zum Hang abgelegt werden. Fotos: Urs Fitze (Amt für Wald und Naturgefahren Graubünden)
Ein zylinderförmiger Felsbrocken von der Grösse eines Autorades blieb an einem Stapel gefällter Bäume hängen. Förster haben diese quer zur Fallrichtung abgelegt. Noch einen kurzen, steilen Abhang hinunter, und der Stein wäre auf die Ofenpassstrasse gerumpelt, unweit des Ortsausgangs von Zernez (GR). Er hätte jedoch auch von einem der Bäume im dichten Wald gestoppt werden können. "Das ist sogar sehr wahrscheinlich", sagt Forstingenieur Gian Cla Feuerstein vom Graubündner Amt für Wald und Naturgefahren. "Die Stämme, die wir an einigen Stellen als Steinschlagschutz gelegt haben, sind lediglich eine zusätzliche Sicherungsmassnahme."
Noch vor Kurzem hätte Gian Feuerstein allerdings nur darüber mutmassen können, ob der Wald allein hier auch wirksam gegen Steinschlag schützt. "Ich wäre aufgrund der Topografie, der dichten Bewaldung und meiner Erfahrung als Forstingenieur davon ausgegangen. Doch die Hand dafür ins Feuer gelegt hätte ich nicht." Daher hätte man hier an der Ofenpassstrasse vor wenigen Jahren noch Steinschlagnetze gespannt. Eine sichere, aber auch teure Schutzmassnahme, denn solche Netze kosten bis zu 2500 CHF pro Meter.
Projekt "Protect Bio"
Wald zu pflegen, ist deutlich billiger. Doch kann dieser ein ähnliches Sicherheitsniveau gewährleisten wie die baulichen Massnahmen? Um diese und andere Fragen zu beantworten, hat das Bundesamt für Umwelt (BAFU) das Projekt "Wirkung von biologischen Schutzmassnahmen", kurz "Protect Bio" durchgeführt. Dabei wurde eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Wirkung des Waldes und anderer biologischer Schutzmassnahmen zu bestimmen und bei Schutzprojekten angemessen zu berücksichtigen.
Das Auge des Geologen
Abb. 3 - An so einem Stapel gefällter Bäume quer zur Fallrichtung bleiben herabrollende Steinbrocken hängen. Foto: Ulrich Wasem (WSL)
Die Beurteilung des Steinschlagrisikos beginnt mit einem Blick in die Vergangenheit. Was ist in den letzten Jahren und Jahrzehnten passiert? Erfasst werden in der Regel nur spektakuläre Ereignisse oder solche, bei denen es zu Schäden gekommen ist. Über den alltäglichen Steinschlag - vom Kieselsteinchen bis zu Steinen in Faustgrösse, die durchaus ein Autodach durchschlagen können - wissen die Strassenmeister Bescheid: Sie räumen die Fahrbahn regelmässig. Auch Einschläge auf dem Asphalt und Flickstellen sind Zeugen solcher Ereignisse.
Das potenzielle Ausbruchsgebiet in den wuchtigen, zerklüfteten Felswänden über der Passstrasse zieht sich über rund 600 Höhenmeter bis auf 2100 m. ü. M. hinauf. Das Gelände ist teilweise weit über 45 Grad steil. Die Arbeit des Geologen bestehe primär darin, einen Augenschein zu nehmen und das Gestein genau zu beobachten, erklärt Andreas Huwiler, selbst Geologe beim Bündner Amt für Wald und Naturgefahren. Das Gestein bildet an der Oberfläche keinen homogenen Körper. Man muss es sich vielmehr als eine von gewaltigen Kräften zerrissene Masse vorstellen, vergleichbar mit einer leicht zu brechenden Tafel Schokolade. Wird die Spannung zu gross, bilden sich Risse.
Auch das Innere ist von Klüften durchzogen. Um sich davon ein Bild zu machen, suchen die Fachleute die Gesteinsoberfläche nach Indizien ab, die Rückschlüsse auf das Geschehen im Unsichtbaren erlauben - Felswände verschiedener Ausrichtungen zum Beispiel. Aus diesen strukturgeologischen Untersuchungen lassen sich die für die Beurteilung der Steinschlaggefährdung relevanten Szenarien ableiten.
Vergangene Ereignisse liefern weitere Informationen: Wo sind Steine, die aus der Wand herausbrachen, liegengeblieben? Wie gross sind sie? Wie hat das Gelände den Verlauf ihres Sturzes beeinflusst? Aus der Kartierung dieser stummen Zeugen entsteht eine "Karte der Phänomene": Sie zeigt, in welchen Gebieten in welcher Häufigkeit mit Steinschlag zu rechnen ist.
Vom Augenschein zur Simulation …
Der Ereigniskataster, die Karte der Phänomene und die aus den strukturgeologischen Beobachtungen abgeleiteten Szenarien beschreiben das Geschehen mit "hinreichender Genauigkeit, aber keinesfalls mit der Exaktheit etwa eines mathematischen Modells", sagt Huwiler.
Mit dem Rest Unsicherheit müssen auch die Ingenieure leben, die nun das Zepter übernehmen. Sie sind es, die am Computer die Folgen des Steinschlags simulieren. Anhand eines dreidimensionalen Geländemodells berechnet die Maschine die Sturzbahn und die bei verschiedenen Stein- und Blockgrössen frei werdenden Energien. Die Simulationssoftware spielt diese Szenarien solange durch, bis sich die modellierten Sturzereignisse statistisch auswerten lassen - das kann durchaus einige Tausend virtuelle Steinschläge bedeuten.
… und zu den erforderlichen Massnahmen
Mit welchen baulichen Massnahmen auf die Ergebnisse reagiert wird, ist eine von der Bauherrschaft zu beantwortende Frage. Ob und in welcher Höhe öffentliche Beiträge gesprochen werden, ist eine politische Entscheidung.
Im Falle des Strassenabschnitts bei Zernez heisst dies: Schutz vor einem Ereignis, das langfristig gesehen alle 30 Jahre zu erwarten ist; kein baulicher Schutz vor Ereignissen, mit denen seltener zu rechnen ist.
Gestützt auf bisherige Auswertungen - bei denen die nicht ausreichend quantifizierbare Wirkung des Schutzwaldes als natürliches Hemmnis oft unberücksichtigt blieb - hätten über dem grössten Teil des Strassenstücks Steinschlagnetze gespannt oder Schutzdämme gebaut werden müssen.
Steinschlagnetze oder nicht?
Dank der Methode Protect Bio ist es heute jedoch möglich, die Wirkung von biologischen Schutzmassnahmen gegen Naturgefahren so darzustellen, dass sich diese bei der Risikobeurteilung angemessen berücksichtigen lassen. Geländeneigung, Stammdichte und weitere Faktoren fliessen dabei in das Simulationsgeschehen zur Ermittlung des Rückhaltevermögens des Waldes ein.
Die Ergebnisse sind im Falle der Ofenpassstrasse bei Zernez erstaunlich: Auf rund der Hälfte der betroffenen Strecke braucht es keine Steinschlagnetze. Diese sind nur da nötig, wo der Wald verlichtet ist. Und die quer zum Hang gelegten Stämme sind wesentlich günstiger: Auf der Kostenseite verbleibt nur die Fällarbeit.
Wert des Schutzwaldes
585‘000 Hektaren, rund die Hälfte der Schweizer Waldfläche, gelten als Schutzwald. Während Jahrzehnten war dieser vernachlässigt worden, bis in den 1990er-Jahren, aufgrund einer Neubewertung, eine Trendwende eingeleitet wurde. Seither fördern Bund, Kantone und Gemeinden die Schutzwaldpflege mit jährlich rund 150 Mio. CHF.
Dieses Geld ist sinnvoll investiert. Der volkswirtschaftliche Wert des Schutzwaldes wird mit 4 Mrd. jährlich beziffert. Es gilt, vor allem überalterte und gleichförmige Bestände zu verjüngen. Die Schutzwirkung des Waldes muss zuweilen mit gezielten Verbauungsmassnahmen unterstützt werden. Indessen zeigt Protect Bio, dass solche Massnahmen nicht immer nötig sind.
Die Methode ist eine Schweizer Pionierleistung. International gibt es nichts Vergleichbares. Arthur Sandri von der Sektion Rutschungen, Lawinen und Schutzwald beim BAFU schätzt, dass sich mit dem konsequenten Einsatz von Protect Bio schweizweit mehrere Dutzend Mio. CHF durch den Verzicht auf technische Schutzbauten einsparen lassen - was den Schutzwald weiter aufwertet.
Noch ist es allerdings nicht ganz so weit. Es fehlen die notwendigen Grundlagen für die schwieriger zu quantifizierenden Schutzwaldleistungen bei Naturgefahrenprozessen wie Lawinen, Rutschungen oder Murgängen. Protect Bio soll nun in den kommenden Jahren an weiteren Standorten und vor allem im Rahmen dieser Naturgefahrenprozesse eingesetzt und noch besser validiert werden. Erst danach soll das Verfahren zum Standard werden.
