Die Hessische Rutschungs

Anne Kött, Armin Grubert & Gabriele Aderhold
Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
Die Hessische Rutschungs-Datenbank
– ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung
von Massenbewegungen
G1
G2
Anne Kött, Armin Grubert & Gabriele Aderhold
1 Massenbewegungen als Georisiko
Geologische Gefahren in Form von Massenbewegungen sind in Hessen ein häufig anzutreffendes
Phänomen, das immer wieder zu massiven volkswirtschaftlichen Schäden führt (Abb. 1).
Unter Massenbewegung versteht man die schwerkraftbedingte, hangabwärts gerichtete Verlagerung
von Locker- und/oder Festgesteinen (Krauter 1995,
2002; Prinz 1997; Prinz & Strauss 2006; Genske
2006, 2009). Bei den Bewegungsvorgängen handelt
es sich, je nach geologischem Aufbau und Hangneigung, hauptsächlich um Rutschungen sowie Sturzund Fallbewegungen. Häufig treten auch Fließbewegungen auf. Sie zeigen wegen der verschiedenen
zugrunde liegenden Prozesse und auslösenden
Faktoren (geologische, morphologische, hydrogeologische, klimatische und anthropogene Ursachen)
eine große Variabilität. Zur Vereinfachung wird im
Folgenden der Überbegriff „Rutschung“ verwendet.
Aufgrund der intensiven Besiedlung Hessens und
der damit verbundenen Ausdehnung der Siedlungs-,
Verkehrs- und Wirtschaftsinfrastrukturen, die zunehmend auch in rutschungsgefährdeten Geländebereichen (z. B. in Hanglagen) erfolgt sowie der statistischen Zunahme von Starkregenereignissen, muss
von einer vermehrten Gefährdung der geschaffenen
Infrastruktur ausgegangen werden.
Unter Georisiko versteht man die Wahrscheinlichkeit und Heftigkeit einer nachteiligen Einwirkung
auf Gesundheit, das Eigentum und die Umwelt
Abb. 1: Die durch den Felssturz in Lorch/Rhein 1920 beschä-
digten Gebäude (Leppla 1920).
(IUGS Working Group on Landslides – Comittee
on Risk Assessment 1997 ). Dabei treten die
Scha­d ensereignisse lokal mit unterschiedlichen
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Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
Wahrscheinlichkeiten ein. Bei den Ereignissen handelt es sich um natürliche Vorgänge, die in und auf
der Erde, aber auch in der Erdatmosphäre stattfinden.
Unter Georisiken werden u. a. Massenbewegungen
mit einbezogen, die durch natürliche Vorgänge (geo­
gen) oder menschliche Eingriffe (anthropogen) in
der Umwelt entstehen und zu Gefährdungen führen
können.
Zur Abschätzung des durch die Gefahr hervorgerufenen Risikos nutzt man alle verfügbaren Informa­
tionen. Dabei ist es unerlässlich, zuerst eine Bestandsaufnahme der bereits stattgefundenen Ereignisse zu
tätigen. Gerade größere Massenbewegungen sind
kein einmaliges Ereignis. Die Massen kommen nach
einer Bewegungsphase zunächst wieder zur Ruhe,
bis sie nach Jahren oder sogar Jahrtausenden wieder
reaktiviert werden können. Deshalb ist die Erkennung, Ermittlung von Ursachen und umfassende
Dokumentation von alten und aktiven Massenverlagerungen sowie eine entsprechende Überwachung
von gefährdeten Hängen für die Gefahrenabschätzung so wichtig.
Aus diesem Grund wurde 2010–2012 im Hessischen
Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) die
„Hessische Rutschungs-Datenbank“ zur einheitlichen
Erfassung von Massenbewegungsereignissen in MSAccess aufgebaut. Die Erstellung erfolgte im Rahmen
des Projektes „Georisikoerfassung Bergbau“ des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUELV), in dem
die Möglichkeiten zur kartographischen Darstellung
der in geologischen und bergbaulichen Fachinformationssystemen enthaltenen Informationen zu geo‑
gen und anthropogen bedingten Gefährdungspoten­
tialen des Untergrundes in Hessen untersucht werden.
2Datenmodell
Die Datenbank dient der möglichst genauen und
vollständigen sowie einheitlichen Erfassung von Massenbewegungsereignissen in Hessen, basierend auf
vorhandenen Gutachten, Eintragungen auf geologischen Karten und weiteren Daten. Sie soll eine verwertbare Grundlage für flächendeckende Gefahrenund Risikoanalysen bilden, aus denen sich beliebige
Informationszusammenhänge eindeutig und übersichtlich darstellen sowie mittels Interpolationen und
Analogien Gefährdungs- und Hangstabilitätskarten
ableiten lassen.
Ziel der vorausgehenden semantischen Datenmodellierung war die Aufteilung des zu erfassenden
Objektes (hier: „Massenbewegung“) in eine logische
Gliederung der Teilaspekte und Separierung in entsprechende logisch zusammenhängende Daten­
bereiche (Tabellen). Durch die Gruppierung in
Datenbereiche können diese auch später separat fortgeschrieben werden – d. h. einzelne eventuell noch
fehlende Datenfelder sind im jeweiligen Datenbereich leicht ergänzbar. Entsprechend aller geologischen Phänomene ist die Erfassung von Massenbewegungen ebenfalls an die geographische Lage des
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Ereignisses gebunden. Deshalb wurde als Basisbereich die sogenannte „Stammdaten-Tabelle“ mit den
entsprechenden Datenfeldern aus dem „Hessischen
Erfassungsstandard der Bohrdatenbank Hessen“ des
HLUG (1999) aufgebaut, in der die wesentlichen
Angaben zur Raumlage und den grundlegenden Beschreibungen einer Massenbewegung abgelegt sind.
An diese „Stammdaten-Tabelle“ sind die weiteren in
sich geschlossenen Inhaltsbereiche überwiegend mit
1 : n-Beziehungen angehängt. Bisher konnten die Inhaltsbereiche Lithologie/Stratigraphie, Beschreibung
der Bewegung, Geometrie von Rutschkörper, Hang,
Gleitfläche, Bewegungsursachen, Gefährdungsbereiche und -objekte, Bewegungsmonitoring, Verhinderungs- und Sanierungsmaßnahmen sowie Dokumentationen definiert werden.
Für die einzelnen Datenfelder (Attribute) wurden
Begriffslisten (Ausprägung) angelegt, um eine einheitliche Erfassung der Daten zu gewährleisten
und unterschiedliche Angaben gleicher Inhalte zu
vermeiden. Bei etwa 30 Merkmalen (Datenfelder)
konnten ca. 5 300 Ausprägungsmöglichkeiten hin-
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Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
terlegt werden, die in der Datenbankmaske in Form
von „rolldown“-Listen verfügbar sind. Für die Datenfelder, die bereits im „Hessischen Erfassungsstandard
der Bohrdatenbank Hessen“ des HLUG definiert sind,
erfolgte eine 1 : 1 Übernahme der dort eingesetzten
Schlüsselbegriffe, um die zukünftige Kompatibilät
zu gewährleisten. In weiteren 15 Merkmalen sind,
u. a. in Abstimmung mit Staatlichen Geologischen
Diens­ten verschiedener Bundesländer (Personenkreis
„Geogefahren“ (2008); siehe auch Bock, Wehinger
& Krauter 2012), fachlich geprüfte Möglichkeiten
der Ausprägung selektierbar. Ergänzende ingenieurgeologische, landesspezifische Merkmale erforderte
die Aufstellung zusätzlicher Schlüssellisten. Während der bisherigen Dateneingabe in 2010 bis 2012
erfolgte eine ständige Ergänzung und Optimierung
der Datenfelder und Schlüssellisten. Es wurde versucht, die freie Texteingabe in den Merkmalsfeldern
(Datenfelder) möglichst einzuschränken, um so eine
konsistente und einfach auswertbare Daten­basis zu
erhalten.
Wie in der Mehrzahl der geologischen Datenbanken
waren einige Kompromisse erforderlich, um damit
auch die Akzeptanz bei den unterschiedlichen Bearbeitern zu erreichen sowie manche Abfragen weniger komplex und leistungsfähiger zu gestalten. Dabei
wurde in Kauf genommen, nicht immer alle Normalisierungsregeln nach Chen (1976) anzuwenden.
Beispielhaft sei hier das Datenfeld „TK-Nummer“
benannt, dessen Inhalt auch aus dem eingegebenen
Raumkoordinaten ermittelt werden könnte. Im Rahmen der DB-Erstellung war es aus zeitlichen und
finanziellen Gründen nicht möglich, alle Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Datenfeldern mit
Prüfroutinen auszustatten. So überstieg die Eingabeprüfung, ob die Einträge im Feld „Stratigraphie“ (ca.
4 500 mögliche Begriffe des „Hessischen Erfassungsstandards der Bohrdatenbank Hessen“) mit denen im
Feld „Lithologie“ (ca. 1 700 mögliche Begriffe des
„Hessischen Erfassungsstandards der Bohrdatenbank
Hessen“) dem geologischen Sachverhalt entsprechen,
den gesetzten Rahmen bei weitem.
3 Bedienungsoberfläche der Datenbank
Die Datenbank zeigt nach dem Öffnen in
MS Access ein Startformular, das Möglichkeiten zum Erfassen der Daten, zum
Ausdrucken von Steckbriefen und das
Bearbeiten der Einstellungen ermöglicht.
Die Erfassungs-Maske (Abb. 2) bietet
im oberen Bereich ein Datenfeld (freies
Textfeld) für den Objekt­namen an. Es
sollte v. a. die Ortsbezeichnung wiedergeben (z. B. Lorch, Kapellenberg) und
wird als Kopfzeile mitgeführt. Die Eingabemaske weist verschiedene Registerkarten auf, die den 9 Datenbereichen Lage,
Bewegung, Geometrie, Lithologie, Ursachen, Gefährdungen, Maßnahmen, Monitoring und Dokumente entsprechen.
Unter dem Datenbereich „Lage“ sind
die lagebezogenen Daten einzugeben.
Es handelt sich hierbei v. a. um die
Rechts- und Hochwerte, aber auch um
Abb. 2: Formular zur Erfassung einer Massenbewegung.
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Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
die Koordinatenfindung bzw. deren Genauigkeit.
Die eingegebenen Rechts- /Hochwerte werden bei
der Eingabe in UTM-Koordinaten umgerechnet bzw.
umgekehrt bei Eingabe der UTM-Koordinaten. Der
verwendete Algorithmus liefert die Umprojektion mit
einem Fehler von bis zu 1 m (Kern 2005).
Unter der Registerkarte „Bewegung“ werden
die Arten der Bewegung nach ihrem Typ und deren Aktivität erfasst. Hierbei ist v. a. der Bewegungstyp ausschlaggebend. Eine international anerkannte Klassifikation nach dem Multilingual
Landslide Glossary wurde 1993 durch die The International Geotechnical Societies UNESCO Working Party
for World Landslide Inventory erstellt und unterteilt
Massenbewegungen nach ihrer Art des Bewegungsvorgangs (Kinematik) in fünf Typen:
• Fall- und Sturzprozesse (Steinschläge, Felsstürze,
Bergstürze)
• Kippprozesse
• Gleitprozesse (Rutschungen, Hanganbrüche)
• Driftprozesse
• Fließprozesse (Hangkriechen, Schuttströme)
Diese Bewegungstypen können auch zeitgleich oder
zeitversetzt und in Kombination auftreten. Z. B. beschreibt Ackermann (1959a) am Schickeberg bei
Eschwege einen Fließprozess, der durch einen Felssturz ausgelöst wurde („Sturzfließung). Die jeweilige
Ausgangssituation für die einzelnen Bewegungstypen
wird durch den Verlauf der Massenbewegung immer
wieder neu vorgegeben (Schmidt 2004). Darum wird
es erforderlich, die Massenbewegungen auch nach
ihrer Geschwindigkeit (sehr langsam – sehr schnell)
sowie ihrer Aktivität/Stadium der Bewegung (aktiv –
reaktiviert – blockiert– inaktiv – latent – stabilisiert –
abgeschlossen – fossil) zu erfassen. Sinnvoll erscheint
es, den Vorgang der gesamten Massenbewegung in
Teilbewegungen zu zerlegen und als jeweils eigene
Ereignisse anzusehen. Die Sturzfließung bei Eschwege wird deshalb zunächst als Hangsturz erfasst.
Ein weiterer Datensatz erfasst die Fließbewegung
der gestürzten Massen im unteren Hangbereich; als
Auslöser wird hier Felssturz eingegeben. Außerdem
werden Angaben zum Ereignis-Datum, zur Jahreszeit aber auch zum möglichen Wasseraustritt und der
-menge in diesem Datenbereich erfasst.
Die Registerkarte „Geometrie“ bietet zur Charakterisierung der Dimension der Massenbewegung neben
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der geometrischen Beschreibung des Rutschkörpers
(Länge, Breite, Fläche, Volumen) auch Eingabemöglichkeiten zur Beschreibung der Hangform (konvex
– konkav – gestreckt), des Hang-Querschnittes (z. B.
buckelig) sowie seiner Exposition und Neigung. Hinzu kommen Angaben zur vermuteten Ausbildung
der Gleitfläche hinsichtlich ihres Einfallens und ihrer
Tiefenlage (flach/oberflächlich – tief).
Die Registerkarte „Lithologie“ enthält Angaben zur
Petrographie/Lithologie und zur Stratigraphie. Zu jedem Datensatz können mehrere geologische Schichten, deren Stratigraphie sowie deren Zugehörigkeit
zur Rutschmasse bzw. zum Unterlager angegeben
werden. Hier sind die Schlüssellisten des „Hessischen
Erfassungsstandards der Bohrdatenbank Hessen“ hinterlegt, aber auch freie Textfelder für ergänzende Angaben vorhanden.
Ursachen und auslösende Faktoren der Massenbewegungs-Ereignisse werden unter der Registerkarte
„Ursachen“ erfasst. Dabei versteht man unter einer
Ursache einen permanenten Zustand oder langfris­
tigen Prozess, der das Versagen eines Hanges vorbereitet, die Folge aber zeitlich versetzt eintritt
(Bayerisches Landesamt für Umwelt). Hierbei unterscheidet man u. a. zwischen geologischen Ursachen
(Beschaffenheit und Eigenschaft des Gesteins wie
geologischer Aufbau, Petrographie sowie Ausbildung und Raumstellung des Trennflächengefüges),
morphologischen Ursachen (Hangform, Exposition,
Steilheit und Instabilität der Hänge) und hydrogeologischen Ursachen (Wassergehalt des Materials,
Veränderungen des Wasserchemismus). Auslöser
hingegen sind häufig „zufällige Ereignisse“ wie klimatische Gründe (besonders ergiebige Niederschläge,
Frost-Tau-Wechsel, Änderung in Vegetationsdecke)
oder anthropogene Eingriffe (z. B. Abgrabung oder
Versteilung der Böschungen, Sprengungen, defekte
Wasserleitungen uvm.). Meist ist das Zusammenspiel
von mehreren Faktoren ausschlaggebend. Diese beeinträchtigen die Stabilität des Hanges und können
Bewegungsprozesse in Gang setzen (Abb. 3). In der
Datenbankmaske sind Mehrfachnennungen, basierend auf den hinterlegten Schlüssellisten, möglich,
wobei freie Textfelder der Ergänzung dienen.
Da Massenbewegungen Naturgefahren sind, die nicht
nur in unbewohnten Gebieten auftreten, sondern
auch im Bereich von Siedlungen und Verkehrswegen,
wurde die Registerkarte „Gefährdungen“ erstellt.
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Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
Abb. 3 a, b und c:Um Platz für den Bau einer Garage zu schaffen, wurde der Hang gerodet und versteilt. Dies führte innerhalb
weniger Tage zu einer Rutschung (gestrichelte Linie) und Beschädigung der neuerbauten Gebäude. Als
Maßnahmen wurde die Rutschmasse abgetragen und Bermen (Pfeile) angelegt.
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Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
Gefährdete Objekte (bzw. Risikoelemente) sind neben
der Bevölkerung vor allem Bauwerke und Gebäude
sowie Infrastrukturen. Auch hier sind Mehrfachnennungen möglich.
Häufig ist es unerlässlich, an gefährdeten Lokalitäten
aktive Sicherungsmaßnahmen zu ergreifen, die dem
zu erwartenden Naturereignis aktiv entgegenwirken oder es im Ablauf auf ein ungefährliches Maß
verändert. Ist das Ereignis bereits eingetreten, sind
Sanierungsmaßnahmen erforderlich. Angaben zu
Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen werden unter der Registerkarte „Maßnahmen“ eingetragen.
Deren Umsetzung gehört nicht zu den Aufgaben
des Geologischen Landesdienstes. Es
können lediglich Empfehlungen ausgesprochen werden. Die in der Datenbank
vorhandenen Einträge aus den ingenieurgeologischen Gutachten stellen demnach meist auch nur Empfehlungen dar.
Es wurde nicht überprüft, ob die Maßnahmen vom verkehrssicherungspflichtigen Grundstückseigner tatsächlich
durchgeführt wurden.
kumente steht eine Schaltfläche zur Verfügung, die
das entsprechende Softwareprogramm mit dem Dokument öffnet. Zuvor müssen jedoch über das Formular DB-Einstellungen die erforderlichen / verfügbaren Programme mit Dateipfad und Dateinamen
entsprechend den Netzwerk- bzw. Einzelplatzinstallationen eingetragen worden sein.
Für den Ausdruck eines Steckbriefes (Abb. 4) der jeweiligen Massenbewegung steht ein Berichtsmodul zur
Verfügung, das alle Datenfelder übersichtlich und dynamisch auflistet. Dies ist ein wichtiges Hilfsmittel, um
u. a. die Nachbearbeitung eines Datenbestandes durch
neue Beobachtungen im Gelände zu vereinfachen.
Zur Überwachung (Monitoring) von
Geländebewegungen an gefährdeten
Lokationen gibt es eine Reihe von Methoden, um die Bewegungen zu messen.
Dazu gehören u. a. Inklinometer, Felsspion, Festpunkte, Messband, Extensometer, Nivellement, Tachymeter, GPS,
Photogrammetrie und Radarinterferometrie. Diese Angaben werden unter der
Regis­terkarte „Moni­toring“ erfasst und
können ggf. durch Verweise auf tabellarische Mess­daten im Bereich Dokumente ergänzt werden.
Der Datenbereich „Dokumente“ ermöglicht neben der Dateneingabe in
die freien Textfelder (Autor, Dokumentenname, Quelle, Aktenzeichen, Datum,
Datei, Inhalt) auch das Einbinden von
elektronisch gespeicherten Dokumenten
(Text, Tabellen, Karten, Fotos) durch
„Doppel-Klick“ auf das Merkmalsfeld
„Datei“. Das gewünschte Dokument ist
dann über einen Datei-Öffnen-Dialog
auswählbar. Für das Betrachten der DoAbb. 4: Beispiel für einen Steckbrief (1. Seite)
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Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
4Datengrundlage
Die in die Access-Datenbank eingeflossenen Rutschungs- und Felssturzereignisse stellen eine Momentaufnahme dar. Derzeit befinden sich insgesamt 2 800 Datensätze in der Datenbank (Stand:
30.10.2012). Davon stammen ca. 200 aus ingenieurgeologischen Gutachten aus dem Archiv des
Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie.
Dabei wird immer nur ein Bruchteil der in Hessen
auftretenden Schadensereignisse dem
HLUG gemeldet und in Form von Gutachten bearbeitet. Einige Datensätze
wurden aus der Literatur entnommen.
in anderen Regionen besteht, die bisher keinerlei
Datensätze aufweisen.
Die momentan in der Datenbank erfassten Ereignisse
wurden als „Inventarkarte“ dargestellt (Abb. 5). Als
Grundlage hierfür diente die Geologische Übersichtskarte 1 : 1 000 000. Die Karte zeigt insgesamt überdeutlich die clusterhafte Verteilung der Datensätze.
Die meisten Rutschungsdaten wurden
bei der geologischen Landesaufnahme
erfasst. Von 21 digitalisierten geologischen Karten 1 : 25 000 (von ca. 200
Karten von Gesamthessen) liegen
Punktdaten von Rutschungssymbolen
vor und immerhin 42 digitalisierte
geologische Karten weisen Hangrutschmassen als Flächendaten auf. Diese
Daten wurden ebenfalls in der Datenbank erfasst. Leider enthielten die zu
importierenden Shape-Dateien über die
Geo­metrien hinaus keine oder nur sehr
wenige Datenfelder, so dass auch in der
Datenbank diese Datensätze (z. B. Bewegungstyp, Stadium, Ursache usw.)
nur sehr spärlich belegt sind. Lediglich
die geologische Situation konnte durch
eine entsprechende Analyse im GIS zugewiesen werden.
Regionale Häufungen sind bedingt
durch die unterschiedlichen Bearbeitungsstände des verfügbaren Gutachten- und Kartenwerke und spätestens
bei der Darstellung des aktuellen Datenbestandes im GIS deutlich hervortretend. Darum wird drauf hingewiesen,
dass die Daten in Hessen bislang nur
sehr lückenhaft vorliegen und die Gefahr
von Rutschungen und Felsstürzen auch
Abb. 5: Überblick über die in der Datenbank vorhandenen Datensätze von Mas-
senbewegungen in Hessen, Grundlage: GÜK 1 : 1 000 000.
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Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
5 Statistische Erhebungen
Aufgrund der geringen Datenmenge sind statistische
Auswertungen im momentanen Stadium der Datenerfassung noch nicht sehr aussagekräftig.
Trotz der schlechten Datengrundlage, bezogen auf die
Anzahl an Bewegungsereignissen, korrelieren diese
recht gut mit den langjährigen Niederschlagsmengen.
Jedoch wurden testweise anhand der in der Datenbank vorhandenen Daten statistische Auswertungen
erstellt, die in einem späteren Stadium einen guten
Überblick über das Auftreten (Regionen, Jahreszeiten), Ursachen, Hangneigung, gefährdete Objekte
usw. geben könnten.
In Jahren mit unterdurchschnittlichen Niederschlagsmengen treten in der Regel wenige Rutschungsereignisse auf (graue Pfeile). Demgegenüber sind in Jahren
mit überdurchschnittlichen Jahresniederschlagsmengen (blaue Pfeile), wie z. B. zwischen 1965 und 1970,
auch vermehrt Ereignismaxima zu verzeichnen.
Beispielhaft für Auswertemöglichkeiten mithilfe der
Datenbank wurde die Zahl der Massenbewegungen
pro Jahr den über die gesamte Fläche von Hessen gemittelten Jahresniederschlagsmengen (Quelle: Deutscher Wetterdienst, 2011) aus den Jahren 1951 bis
1991 gegenüber gestellt, da zwischen der Niederschlagsmenge und dem Auftreten von Rutschungen
meist ein direkter Zusammenhang besteht (Abb. 6).
Besonders nach der Schneeschmelze im Frühjahr
und nach ergiebigen Niederschlägen ist der oberflächennahe Untergrund mit Wasser nahezu gesättigt.
Wasser vermindert die Reibung innerhalb der Gesteine und übt zusätzlich einen hydrostatischen
Druck auf die Trennflächen aus. Bewegungen, die in
trockenen Perioden zum Stillstand gekommen waren,
können so reaktiviert werden.
Die gemittelten Jahresniederschlagswerte sind aber
immer mit einer gewissen Vorsicht zu genießen und
können lokal stark variieren. Auch können Starkregenereignisse von besonderer Bedeutung sein. Im
Winterhalbjahr wirken sich Niederschläge wegen der
weniger aktiven Vegetation naturgemäß stärker aus.
Die Flächenmittelwerte für Hessen zeigen z. B. für
das Jahr 1985 unterdurchschnittliche Niederschlagsmengen an. Die Rutschung an der Hörne bei Bad
Sooden-Allendorf am 21.07.1985 wird jedoch nach
Rösing & Wenzel (1989) auf den regenreichen Frühsommer zurückgeführt. Die lokalen Niederschlagsdaten der benachbarten Station Eschwege zeigen für
die Monate Juni und Juli Monatssummen bis zu 30 %
über dem langjährigen Mittel.
Anzahl der in der Datenbank aufgenommenen Massenbewegungen pro Jahr im Vergleich
mit den jährlichen Niederschlagsmengen (Flächenmittel für Hessen) im Zeitraum 1951 bis 1991
Langjähriger mittlerer
Jahresniederschlag [mm]
1200
8
Massenbewegungen
Niederschlag
1 000
6
800
5
600
4
3
400
2
200
1
0
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
Jährlicher Niederschlag in mm
(Flächenmittel für Hessen)
Anzahl der in der Datenbank
vorhandenen Massenbewegungen
7
0
Jahr
Abb. 6: Zeitliche Gegenüberstellung der erfassten Massenbewegungen und Niederschlags-
mengen.
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Anne Kött, Armin Grubert & Gabriele Aderhold
Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
6Gefahrenhinweiskarte
Der Personenkreis „Geogefahren“ der Staatlichen
Geologischen Dienste der Bundesrepublik Deutschland (SGD) geben Empfehlungen zur Erstellung von
Gefahrenhinweiskarten zu geogenen Naturgefahren
in Deutschland heraus (Entwurf vom 26.05.2008).
Danach sind Gefahrenhinweiskarten nach objektiven
wissenschaftlichen Kriterien erstellte Übersichtkarten
mit Hinweisen auf geogene Naturgefahren wie
Massenbewegungen, Verkarstungen/Subrosion,
Extrem­hochwässer, Grundwasserversalzung, oberflächennahes Grundwasser, setzungs- und hebungsgefährdeten Baugrund, Gasaustritte (Methan, Radon,
CO2) sowie Erdbeben. Diese werden recherchiert,
regionalisiert und wenn möglich auch präzise lokalisiert, jedoch nicht im Detail analysiert und bewertet.
Im Gegensatz zu Gefahrenkarten werden keine Angaben zu Eintrittswahrscheinlichkeit und Intensität
einer Naturgefahr gemacht.
Die Karten dienen den Ministerien, Fachbehörden,
Kreis- und Kommunalverwaltungen sowie Wirt­
schafts­­unternehmen und Bürgern als eine erste
Grundlage zur Gefahreneinschätzung an bestimmten
Standorten. Dazu sollen Ereigniskataster nach einem
bundeseinheitlichen Mindeststandard aufgebaut
werden, die computergestützte Modellierungen ermöglichen.
Im Fall von Massenbewegungen wird unterschieden in
• Nachgewiesene (Rutschungs-) Gebiete: Gebiete,
in denen deutliche Hinweise auf aktive oder inaktive Massenbewegungen vorhanden sind.
• Potenziell (rutsch-) anfällige Gebiete: Gebiete,
in denen Massenbewegungen aufgrund des geologischen und morphologischen Gegebenheiten
sowie der Landnutzung auftreten können, aber
noch nicht aufgetreten sind.
Abb. 7: Vorläufige Gefahrenhinweiskarte für das Verbreitungsgebiet des Muschelkalk. Deutlich sichtbar ist, dass die meisten Massen-
bewegungen an der Grenze zum unterlagernden Oberen Buntsandstein (meist Röt-Tonsteine) auftreten.
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Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
• Gebiete, in denen Massenbewegungen noch
nicht auftraten und unwahrscheinlich sind.
Beispielhaft wird hier eine vorläufige Gefahrenhinweiskarte für den Grenzbereich Buntsandstein/Muschelkalk dargestellt (Abb. 7). Sie zeigt das Verbreitungsgebiet der anfälligen Gesteine in Hessen sowie
die bekannten, in der Datenbank vorhandenen Lokationen von Massenbewegungen. Die grauen Bereiche
stellen Regionen dar, in denen die hier betrachteten
Gesteinseinheiten nicht an der Oberfläche vorkommen. Die grauen Bereiche können aber bereichsweise im Hinblick auf andere, rutschungsanfällige
Gesteinseinheiten (z. B. paläozoische Tonschiefer)
ebenfalls gefährdet sein. Bisher nicht berücksichtigt
wurden weitere Faktoren wie z. B. die Hangneigung.
Diese kann erst mit einbezogen werden, sobald das
digitale Höhenmodell mit einer Genauigkeit besser
als 5 m pro Rasterstelle flächendeckend für Hessen
vorliegt.
Massenbewegungen an der Grenze Oberer Buntsandstein (Röt) / Muschelkalk sind in Nord- und
Osthessen weit verbreitet, weil sich zwischen dem
gut wasserdurchlässigen Muschelkalk und dem wasserstauenden Röt-Ton (bzw. Ton-Schluffstein) bevorzugte Gleitflächen ausbilden können (s. u.). Während
Massenverlagerungen im Pleistozän und frühen
Holozän sehr zahlreich sind, treten historische und
rezente Bewegungen seltener auf (Bernhard 1968,
Rösing & Wenzel 1989). Aus historischer Zeit wird
u. a. von den Bergrutschen am Kielforst (1835) bei
Herles­hausen (Blatt Creuzburg) und aus dem Königental (1895) bei Rambach (Blatt Eschwege) berichtet (Ackermann 1959b). Rezente Beispiele, die
nach Ackermann (1959b) nicht älter als 100 Jahre
sein sollten, sind die sogenannte „Sturzfließung“ am
Schicke­berg südlich Eschwege (1956) und der Bergrutsch am Nordrand der Hörne bei Bad Sooden-Allendorf (1985). Die unterschiedlichen Generationen
von Massenverlagerungen unterscheiden sich v. a.
durch den Ausbildungs- und Erhaltungszustand ihrer Oberflächenformen (Morphologie). Auch die Ursachen für ihre Entstehung sind sehr unterschiedlich
(Bernhard 1968). Voraussetzung sind jedoch immer
eine gewisse Hangneigung sowie die geologischen
Randbedingungen (Schichtausbiss, Materialeigenschaften, Unterlage, Erosionsniveau), häufig in Kombination mit einem bestimmten Wasseranteil.
Die Bewegungen im Bereich der Röt/Muschelkalk­
grenze sind heute weitgehend stabilisiert (Schmidt
2004). Bei langanhaltender, niederschlagsreicher
Witterung oder durch anthropogene Eingriffe kann
das Hanggleichgewicht jedoch leicht gestört werden.
7 Überblick über Massenbewegungen in Hessen
Je nach geologischem Aufbau (Internbau) sowie der
Steilheit und Form der Böschungen (Geomorphologie) treten Massenbewegungen in den unterschiedlichen Regionen Hessens unterschiedlich häufig
auf (Abb. 8). Sie unterscheiden sich u. a. nach Beschaffenheit des bewegten Materials (Festgestein,
Locker­gestein, Böden), Tiefe und Art der Gleitfläche,
Unter­grundstruktur, Größe, Wasserbeteiligung und
Geschwindigkeit.
Vor allem aufgrund der Steilheit der Hänge finden
Massenbewegungen auch in den devonischen und
karbonischen Gesteinen des Rheinischen Schiefergebirges statt. Wechselfolgen von Sandsteinen und
Tonsteinen bzw. Schiefertonen sowie die tektonischen Schichtverstellungen und ein dichtes Trenn-
98
flächengefüge bieten günstige Voraussetzungen für
Massenbewegungen (Jahnel et al. 1999). Meist werden sie durch anthropogene Eingriffe ausgelöst, die
das Hanggleichgewicht stören, z. B. durch Abgrabungen im Zuge von Straßenbaumaßnahmen. Häufig
reichen auch natürliche Faktoren wie ungewöhnlich
starke Niederschläge aus, um Hänge zu aktivieren.
Auch im Verbreitungsgebiet des Buntsandstein sind
Massenbewegungen zu finden. Besonders an steilen
Böschungen und Hängen, bei taleinwärts einfallenden Schichtflächen, Unterschneidung durch Talerosion oder anthropogene Eingriffe (Prinz & Strauss
2006) sowie in unterschiedlich wasserwegsamen
Schuttmassen an Röthängen kann es immer wieder
zu Bewegungen kommen. Diese Bereiche sind häufig
Anne Kött, Armin Grubert & Gabriele Aderhold
Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
1,3
2,5
1,1
1,1
8,3
9,5
Quartär (Deckschichten allgemein)
Quartär (Basalt-Hangschutt)
Tertiär (Basalt)
Tertiär (Kalkstein)
30,2
Tertiär (Sand)
Tertiär (Ton)
Muschelkalk
Buntsandstein
40,6
1,1
0,8
3,5
Devon/Karbon
Sonstige
undifferenziert
Abb. 8: Anteile der verschiedenen Geologischen Serien im bisherigen Datenbestand.
an Abbruchnischen und buckeligem Gelände erkennbar (Becker, Lindstedt & Prinz 1989, Bräutigam et al.
1989). Auch kann sich die Auslaugung von Rötgips
begünstigend auswirken (Rösing & Wenzel 1989).
Weitaus rutschungsanfälliger als die Gesteine des
Buntsandstein sind die Gesteine des Muschelkalk, besonders wenn klüftige und gut wasserwegsame Kalkund Mergelsteine (v. a. Wellenkalk) auf wasserundurchlässiger Unterlage (Ton- und Schluffsteine des
Röt) lagern, die Grenzfläche eine gewisse Mindestneigung von etwa 5 °C aufweist und über der Gelände­
oberfläche oder knapp darunter ausstreicht. Durch
stärkere Durchfeuchtung kann die Reibung so stark
herabgesetzt werden, dass es zu Gleitbewegungen
kommt, in deren Verlauf große Muschelkalkschollen
abrutschen (Horn 1982). Die Gleitflächen beschränken sich hier aber nicht nur auf den Grenzbereich
Röt-Wellenkalk, sondern können weit in den unteren
Teil der Röt-Folge hinabreichen (Schmidt 2004).
Typisch sind die entlang des Nordhessischen (Wellenkalk-) Schichtstufenlandes immer wieder zu findenden Abrisskanten und die unruhige Morphologie
(Bernhard 1968, Prinz & Lindstedt 1987, Schmidt
1999, 2004).
Massenbewegungen finden auch in den sehr unterschiedlich ausgeprägten Schichtgliedern des Tertiär
statt. Hier handelt es sich oft um Karbonatgesteine
oder Basalte, die auf einer wasserstauenden tonigen
Unterlage (Devon, Röt, tertiäre Sedimente und Tuffe)
in Bewegung kommen können. Gebietsweise (besonders im Westerwald) bilden basische pyroklastische
Ablagerungen (Tuffe) mit quellfähigen Tonmineralen
(Bentonit) sehr aktive Rutschzonen (z. B. Schreiner
2010). Auch die innerhalb der tertiären Tone und
Mergeltone eingelagerten Sandschichten können
aufgrund der vermehrten Wasserführung rutschungs­
begünstigend wirken. Häufig verhalten sich Rutschhänge, die durch alte Bergbau-Stollen entwässert
werden, auffallend stabil. Andererseits kann vorüber­
gehender Wassermangel auch Rutschungen begüns­
tigen, weil in Schrumpfrissen, die sich in Tonen
nach Trockenperioden oder durch Dränmaßnahmen
bilden, vermehrt Niederschlagswasser in den Untergrund eindringen kann.
Massenbewegungen in Hessen sind häufig auch
flache Rutschungen und Schlammströme, die in den
Deckschichten und Umlagerungs- bzw. Verwitterungszonen der Gesteine (z. B. im lehmigen Basaltschutt) stattfinden. Sie können bereits bei Hangneigungen zwischen 6–10 °C auftreten und werden
meist durch stärkere Niederschläge ausgelöst. In Solifluktionsdecken treten häufig Kriechbewegungen auf.
Solifluktionsdecken und Fließerden wurden bisher in
der Datenbank nicht erfasst.
99
Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2012
Abb. 9 a und b: Links ein Ausschnitt aus der Geologischen Karte von Hessen 1 : 25 000, Blatt 4925 Sontra, westlich Breitau. Deut­­lich
sichtbar die schollenartig auf den Tonsteinen des Oberen Buntsandstein (Röt-Folge (Rö 1–4), orange) abgerutschten
dolomitischen Kalk- und Mergelsteine des Unteren Muschelkalk (Wellenkalk W1 bis W3). Rechts der gleiche Ausschnitt im digitalen Höhenmodell (DHM1, Gitterweite 1 m, Datengrundlage: Hessische Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation, Wiesbaden) zeigt die unruhige Morphologie im Bereich der auskartierten Rutschungen und im oberen Bereich teilweise auch die Abrisskante.
Neben den hier beschriebenen für Massenbewegungen besonders anfälligen Gesteinseinheiten
können diese aber auch noch in anderen Regionen
auftreten. So wurden Rutschungen z. B. in den karbonatischen Gesteinen des Perm festgestellt, wenn
100
diese auf wasserundurchlässigen Schichten (Tonsteinen, Mergelsteinen usw.) aufliegen. Zu Einbrüchen
kommt es, wenn Auslaugungen, z. B. von Anhydrit,
im Untergrund vorliegen.
Anne Kött, Armin Grubert & Gabriele Aderhold
Die Hessische Rutschungs-Datenbank – ein neues Instrument zur Erfassung, Archivierung und Auswertung von Massenbewegungen
8Zusammenfassung
Die Massenbewegungen in Hessen wurden mit Hilfe
einer MS Access-Datenbank dokumentiert. Damit
wurden die einzelnen Merkmale in den Bereichen
Stammdaten, Lithologie, Ursachen, Gefährdung, Monitoring, Maßnahmen und Dokumente erfasst. Anhand der Datenbank ist es möglich, statistische und
kartographische Auswertungen z. B. in Form von
Übersichtskarten und Gefahrenhinweiskarten durchzuführen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass die in die Datenbank eingeflossenen sowie auf
der Übersichtskarte dargestellten Rutschungs- und
Felssturzereignisse eine Momentaufnahme darstellen.
Die Daten in Hessen liegen bislang nur sehr lückenhaft vor und die Gefahr von Rutschungen und Felsstürzen kann auch in anderen Regionen bestehen,
die bisher keinerlei Datensätze aufweisen.
Derzeit reicht die Anzahl der erfassten Massenbewegungen nur aus, um lokale oder bezogen auf bestimmte, häufig dokumentierte geologische Situa­
tionen, statistische Aussagen treffen zu können.
Flächendeckende und umfassende Gefahrenhinweiskarten können damit allerdings z. Z. noch nicht erstellt werden.
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