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Küstenschutz: Schlammkissen sollen sinkende Städte retten

Venedig im Hochwasser
Venedig, New Orleans und Jakarta haben eins gemeinsam: Sie gehen langsam im Meer unter, weil die Pegel der Ozeane steigen, das Gewicht der Gebäude die Metropolen in den Untergrund drückt oder die Region tektonisch absinkt. Um sie zu retten, haben Leonid Germanovich und Lawrencee Murdoch vom Georgia Institute of Technology in Atlanta nun eine fantastisch anmutende Idee entwickelt: Sie wollen eine Art Schlammbrei in den Untergrund gefährdeter Städte pumpen, um sie hydraulisch zu heben.

Venedig im Hochwasser | Eine Stadt mitten im Meer: Venedig ist berühmt für seine Paläste, die auf labilem Untergrund in die Lagune gebaut wurden. Da die Stadt langsam absinkt und immer wieder Hochwasser in die Plätze und Straßen drückt – hier auf dem Markusplatz –, suchen Ingenieure und Politiker fieberhaft nach Möglichkeiten, den Ort vor den Fluten zu schützen.
Diese Suspension müsse nicht einmal besonders tief in die Erde injiziert werden, meinen die beiden Ingenieure. Im Rahmen ihres SIRGE (Solid Injection for Raising Ground Eleveation) genannten Projekts werden verflüssigte Sedimente an eng benachbarten Stellen in Risse und Spalten von Marschböden oder Deltasedimenten gepresst, auf denen die Städte errichtet wurden. Im Untergrund soll sich das Material dann seitwärts ausbreiten und ein Kissen bilden, das darüber liegende Partien wieder dauerhaft anhebt: Der Hebungsbetrag entspräche dann der Dicke der eingepumpten Sedimentschicht.

Vorherige Planungen, Städte mit Hilfe von Injektionen emporzuhieven, setzten meist auf den hydraulischen Druck reiner Flüssigkeiten – zumeist Wasser. Der Ansatz von Germanovich und Murdoch hingegen umfasst große Mengen an Feststoffen, die die Risse im Untergrund durch den Materialeintrag stabilisieren sollen: Die Hebung bleibt entsprechend selbst dann weit gehend erhalten, nachdem das Suspensionsmittel versickert ist. Heute schon leiten Firmen verflüssigte Sedimente in den Untergrund, beispielsweise die Ölindustrie, die mit Hilfe von Sandzufuhr die Ausbeutung von Ölfeldern steigert.

Im Falle von Venedig schlagen die Ingenieure vor, ein Netz von Pumpstationen im Abstand von je 100 Metern in Länge und Breite zu errichten, über das Material in die Tiefe eingeleitet werden kann. Dieser Eintrag findet aber nicht parallel statt, sondern abwechselnd an jeweils nur einer Station pro Kilometer, damit sich das Material optimal verteilen kann. Um einen Hebungsbetrag von einem Millimeter pro Tag zu erreichen, müsste man in dieser Zeitspanne 2000 Kubikmeter Material pro Quadratkilometer injizieren, kalkulieren die Forscher. Innerhalb von 30 Jahren ließe sich so ein Höhengewinn von zehn Metern erreichen – mehr als genug, um viele Städte vor dem Versinken zu bewahren, ohne dass sie eingedeicht werden müssten.

Völlig neu ist ihre Idee allerdings auch nicht: Bereits 1971 und 1972 experimentierten italienische Ingenieure mit diesem Verfahren auf der kleinen Insel Proveglia bei Venedig. Auch sie wurde mittels Suspensionen angehoben; ein darauf befindliches altes Gebäude überstand die Prozedur ohne Schäden. Insgesamt hob sich das Testareal um mehr als zehn Zentimeter und sackte in den Folgejahren kaum ab. Berechnungen von Leonid Germanovich und Lawrencee Murdoch zeigen nun, dass dieses Verfahren auch für deutlich größere Areale tauglich ist. Einem Erfolg von SIRGE stehen bislang vor allem die hohen Kosten und logistische Gründe entgegen: Ungeklärt ist bislang etwa, woher das Material für die Suspensionen stammen soll und wie die Pumpstationen über eine Stadt verteilt werden können, ohne deren Infrastruktur oder das Stadtbild auf Jahre zu beeinträchtigen. (dl)

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  • Quellen
Germanovich, L., Murdoch, L.: Injection of solids to lift ground surface in coastal areas. In: Proceedings of the Royal Society A 10.1098/rspa.2010.0033, 2010.

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