Wann bleibt ein Sandsackwall stabil stehen? DHBW Heidenheim forscht für den Hochwasserschutz

Hochwasser gehört entlang der Oberen Jagst seit jeher zu den wiederkehrenden Herausforderungen. Bereits starke Regenfälle oder lang anhaltender Niederschlag können dazu führen, dass die Jagst über die Ufer tritt. Engstellen im Flusslauf begünstigen dabei den Rückstau, während tiefer gelegene Auenflächen schnell überflutet werden. Zwar leistet der Wasserverband Obere Jagst mit 15 Speicher- und Hochwasserrückhaltebecken einen wichtigen Beitrag zum Hochwasserschutz, dennoch bleibt das Risiko bestehen.

Was also tun? Genau damit beschäftigt sich Prof. Dr.-Ing. Marco Thomisch von der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Heidenheim. Der Leiter des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen verbindet seine wissenschaftliche Arbeit mit langjähriger Praxiserfahrung: Seit mehr als einem Jahrzehnt engagiert er sich beim Technischen Hilfswerk (THW) Aalen und war unter anderem 2013 beim Elbe-Hochwasser in Magdeburg im Einsatz.

Seit 2020 erforscht Thomisch gemeinsam mit Studierenden die Belastbarkeit von Sandsackwällen. Unterstützt wird er dabei aktuell von Lisa Barthelmeß und Linus Wagner, die aus der Region Ostwürttemberg stammen, sich über das THW-Ortsverband Ellwangen engagieren und die Versuchsreihen fortsetzen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen ursprünglich die Reibungseigenschaften verschiedener Sandsacktypen. Bei den aktuellen Versuchen wurde zusätzlich der Einfluss von Stößen beispielsweise durch Treibgut oder Einsatzboote auf die Stabilität des Sandsackwalls betrachtet. In mittlerweile mehr als 2.000 Einzelversuchen wurde analysiert, unter welchen Bedingungen Sandsäcke ihre Position halten oder ins Rutschen geraten.

Die Ergebnisse zeigen, dass zahlreiche Faktoren die Stabilität beeinflussen. So verhalten sich Jutesäcke auf sandigem Untergrund anders als Kunststoffsäcke auf Schotter. Untersucht wurden auch alle gängigen Kombinationen von Untergrund und Sandsacktyp, wobei sich teilweise überraschende Ergebnisse ergaben. Auch der Füllgrad spielt eine entscheidende Rolle: Zu stark gefüllte Säcke lassen sich schlecht verbauen, zu locker gefüllte bieten dagegen nicht genügend Stabilität. Als geeignetes Füllmaterial erwies sich klassischer Bausand mit einer Körnung von null bis acht Millimetern, während gröberes Material Wasser schlechter zurückhielt.

Weitere Erkenntnisse betreffen die Wahl des Materials in unterschiedlichen Einsatzsituationen. Auf feuchtem Untergrund erzielen Jutesäcke beispielsweise bessere Ergebnisse als Kunststoffvarianten. Werden Sandsackwälle dagegen in die Höhe gebaut, kehrt sich dieser Vorteil um. Auch die häufig im Einsatz verbauten Kunststoffplanen, die eigentlich das Wasserrückhaltevermögen erhöhen sollen, reduzieren die Stabilität des Sandsackwalls erheblich. Um dem entgegenzuwirken, empfiehlt Thomisch, beispielsweise Baustahlmatten einzusetzen, um eine höhere Stabilität zu erreichen.

Für die jüngsten Versuchsreihen entwickelten die beiden Studierenden am THW-Standort Ellwangen einen speziellen Prüfaufbau. Mithilfe eines Pendels an einem Dreibock wird ein definiertes Gewicht gegen einen Sandsackwall gestoßen. Während Sandsackwälle statischen Belastungen vergleichsweise gut standhalten, stellen solche dynamischen Stoßbelastungen eine besondere Herausforderung dar.

Und wie sieht nun der perfekte Wall für zuhause aus? Prof. Dr.-Ing. Marco Thomisch empfiehlt: „Maßgebend ist die optimale Füllmenge. Als ersten Richtwert würde ich sagen, dass der Sack zu zwei Dritteln gefüllt sein sollte. Zudem sollte der Wall als ein pyramidenförmiger Mauerverbund angelegt werden – im Grunde genau das, wie es in den Ausbildungen der Einsatzkräfte bereits vorgesehen ist. Pyramidenförmig bedeutet, dass der Wall unten so viele Säcke in der Tiefe hat, wie er in die Höhe geht; da kommt dann ganz schön was zusammen. Die optimale Anpassung an den Untergrund ist allerdings komplex und kann daher nicht pauschal beantwortet werden. Den einen einzigen perfekten Wall gibt es nicht. Aber unsere wissenschaftlichen Auswertungen und Publikationen liefern für etwa zwölf verschiedene Fälle unterschiedliche Empfehlungen, so dass dann anhand der erzielten Ergebnisse sinnvoll gewählt werden kann.“