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L. Wessolly · Rosskastanienallee auf einem Rheindeich: Wechselwirkungen und Sicherheiten
Rosskastanienallee auf einem Rheindeich:
Wechselwirkungen und Sicherheiten
Dr. Ing. Lothar Wessolly
öbv Sachverständiger
baumstatik.sag@t-online.de
Nittelwaldstraße 22
70195 Stuttgart
Tel.: +49-711-244052; Fax: +49-711-2360231
Nach dem Jahrtausendhochwasser an Donau, Elbe, Mulde und Moldau
und auch wegen der Überflutung von New Orleans ist die Deichsicherheit
hoch aktuell geworden. Dabei gilt unser Augenmerk besonders der
Wechselwirkung zwischen Bäumen und Deichen.
Durch die statischen Untersuchungsmethoden SIA und SIM konnte zur
Sicherheitsbeurteilung eines baumbestandenen Rheindeiches beigetragen
werden. Zu dieser Untersuchung ist die Beauftragung schon vor dem
Jahrhunderthochwasser erfolgt.
1 DIN 19712 Flussdeiche
Die DIN 19712 Flussdeiche von 1997 beginnt mit der Einleitung:
Eine der ältesten Methoden des Hochwasserschutzes
ist der Bau von Deichen. Sie sind über Jahrhunderte
mit der Besiedlung der Talräume durch den Menschen
gewachsen, weil sich Sicherheitsbedürfnisse und Hochwasserabflüsse
erhöht haben. Höhere Hochwasserscheitel
– u. a. bedingt durch eine zunehmende Ausgrenzung
von Überschwemmungsflächen und das verminderte
Rückhaltevermögen in den Einzugsgebieten – erfordern
Deichneubauten und Baumaßnahmen an bestehenden
Deichen.
Außerdem: Die in dieser Norm enthaltenen Grundsätze
sind entsprechend den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten
zu ergänzen.
Deiche sind im Großen und Ganzen Erdwälle, die
sich im Lauf der Zeit selbst begrünen würden. Deshalb ist
in dieser Norm unter Nr. 12 die Rubrik Bewuchs aufgeführt.
Hier ist nach der o. g. Norm nur der Rasen willkommen,
da er Ausspülungen behindert.
12.2 Formen des Bewuchses
Über Gehölze steht folgendes: Gehölze setzen sich zusammen
aus Sträuchern und Bäumen. Auf Deichen dürfen
sie nur unter besonderen Bedingungen geduldet werden
(siehe 12.4).
12.4 Gehölze
Gehölzbestände werden entweder durch Pflanzung begründet,
oder sie entwickeln sich über die natürlichen
Sukzessionsstadien. Bei unterlassener Pflege können sie
langfristig zu waldartigen Beständen aufwachsen, die auf
Deichen grundsätzlich nicht zulässig sind.
Die Deich-DIN schreibt: Gehölze können die Standsicherheit
von Deichen durch unterschiedliche Auswirkungen
beeinträchtigen:
1. Bei starkem Sturm kann der Deichboden durch Baumwurzeln
gelockert werden: umstürzende Bäume reißen
Löcher in den Deich.
2. Bei starken Strömungen und Wellenschlag ist wasserseitiger
Gehölzbewuchs Ansatzpunkt für eine Deichbeschädigung
3. Verrottende Wurzeln alter Gehölzbestände und Wurzelfraß
durch Wühltiere können zu Hohlräumen und
Sickerungen im Deich führen.
4. Die Überwachung von Wühltieren wird unter Gehölzen
erschwert
5. Starke und dauernde Beschattung unterdrückt den
Graswuchs und schädigt die Grasnarbe.
6. Die zur Deichüberwachung erforderlichen Kontrollen,
die Deichverteidigung und die maschinelle Unterhaltung
der Deiche werden erschwert.
Weiter schreibt die DIN: Wenn unter Hinweis auf das
Landschaftsbild auf eine Bepflanzung von Deichen gedrängt
wird, ist zu beachten:
7. Nicht überdimensionierte Deiche aus Bodenarten, die
eine Durchwurzelung begünstigen, müssen frei von Gehölzen
bleiben.
8. Wasserseitige Böschungen und Bermen, der Bereich der
Deichkrone und alle Überlaufstrecken sowie überströmbare
Teilschutzdeiche sind von Gehölzen freizuhalten.
9. Gehölzpflanzungen müssen so angelegt sein, dass die
Wurzeln der Gehölze nicht in den erdstatisch erforderlichen
Deichquerschnitt eindringen.
© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bautechnik und Naturgefahren
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Bild 1: Der Deich bei Neuss von der Landseite gesehen: Die Allee betont die Barriere Deich und gibt der Landschaft ein
Gesicht.
10. Das untere Drittel der landseitigen Böschungen muss
für Sickerwasserbeobachtungen und für die Deichverteidigung
gehölzfrei bleiben.
11. Bepflanzungen sollten in Gruppen vorgenommen werden.
Die Belange der Unterhaltung sind zu beachten.
12. Bäume sollten vom Deichfuß soweit abgesetzt sein,
dass sie auf der Wasserseite keine Kolke im Deichbereich
verursachen und mit ihren Wurzeln nicht in den
Deich einwachsen können
13. Normalwüchsige Bäume sollten im Hinterland einen
Mindestabstand von 10 m (Pappel 30 m) vom Deichfuß
aufweisen, Sträucher können auch bis zum Deichschutzstreifen
hin gepflanzt werden. Dieser Mindestabstand
gilt auch im Vorland für Bäume, die den
Deich vor Eisschäden schützen sollen.
14. Gehölze im Vorland dürfen nicht zu einer unzulässigen
Einschränkung des Hochwasserabflusses führen.
Zusammengefasst läßt sich festhalten: Nach den Verfassern
der DIN 19712 sind Bäume auf Deichen unerwünscht!
2 Der Rheindeich in Neuss
Auf der Deichkrone bei Neuss (Bild 1 und 2) stehen auf
einer Länge von 2,5 km beidseitig des Dammkronenweges
in quadratischem Abstand von 10 m knapp 500 Rosskastanien
und Linden mit einem Alter von etwa 65 Jahren.
Sie sind bis 22 m hoch und im Stamm bis zu 1 m dick.
Als Naturdenkmale ausgewiesen dienen sie zusätzlich der
Erholung der Bevölkerung. Das zeigt sich daran, dass der
Deichweg im Gegensatz zu unbepflanzten Deichen von
Fußgängern häufig aufgesucht wird. Die Bäume vermitteln
Schutz und Geborgenheit.
Somit steht der Wert der Deichallee den o. g. Argumenten
der Deich-DIN-Verfasser entgegen. Andererseits
spricht die Norm schon zu Beginn von der Ergänzung der
Grundsätze entsprechend den jeweiligen örtlichen Begebenheiten
– was immer das heißen mag.
Wegen dieser widersprüchlichen Situation (positive
Langzeiterfahrung auf der einen Seite – die aktuelle DIN
auf der anderen Seite) wurden vom zuständigen Deich-
Bild 2: Die Wohlfahrtswirkung wird hier offensichtlich. Der Deichkronenweg lädt zum Spaziergang ein.
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Bautechnik und Naturgefahren

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gräfen das Ing.- und Sachverständigenbüro Wessolly und
die Deichexperten der Seidl & Partner, Gesamtplanungs
GmbH, Regensburg mit der Erstellung eines gemeinsamen
Sicherheitsgutachtens beauftragt.
Daten aus den Baumuntersuchungen sollten in die
Rechenansätze der Deichberechnung mit den Finiten Elementen
eingehen. Darüber hinaus sollte die Sicherheit
der Allee erfasst werden, um zu vermeiden, dass Bäume
bei Sturm ausbrechen und ein Loch in den eventuell vom
Hochwasser bedrängten Deich reißen. Auch dieser Fall
wurde als „schlechtester anzunehmender Fall“ im Rechenmodell
simuliert.
In einem ersten Durchgang wurden alle 489 Bäume
zur Wiederauffindung nummeriert. Mit der Statisch Integrierten
Abschätzung (SIA) wurde ihre Grundsicherheit
bestimmt. Durch Schadsymptome auffällig gewordene
Exemplare wurden genauer in Augenschein genommen.
Bäume mit niedrigen Sicherheiten wurden in einer computerisierten
Lastanalyse analog DIN 1056 präziser durchleuchtet.
Zum Schluss blieben 21 Bäume (4,3 % von allen)
mit zu geringer Ausgangssicherheit übrig. Das heißt sie
könnten bei einem Orkan ein Loch in den Deich reißen.
Mit einem leichten Rückschnitt war diese Unsicherheit zu
beheben.
Aus der Gesamtmenge wurden dann stellvertretend
35 Bäume für einen Zugversuch (SIM: Inclino- und
Elastomethode) ausgewählt und untersucht (Bild 3). Davon
waren 15 Linden und 20 Rosskastanien.
Bild 3: Bei der Messung der Baumsicherheiten mittels Zugversuch
2.1 Das Ergebnis der baumstatischen Untersuchung
Visuelle Auffälligkeiten waren das deutliche Zurückbleiben
des Dickenwachstums der Linden gegenüber den Rosskastanien.
Das lässt sich durch die mittleren Widerstandsmomente,
die die geometrische Tragfähigkeit beschreiben verdeutlichen.
Im Stamm ermittelten sich bei den Linden ein
mittleres Widerstandsmoment von 7900 cm 3 und bei den
Rosskastanien von 35 000 cm 3. Die Ross-kastanien zeigten
häufig eine sehr flache Verwurzelung mit der Bildung von
sog. Würgewurzeln.
In der Auswertung der Zugversuche ergab sich eindeutig,
dass die flache Verwurzelung, Adventiv- oder Würgewurzelbildung
der Rosskastanien keinerlei negativen
Einfluss auf die Standsicherheit hatten. Die Linden zeigten
hier ein Defizit von 15 % gegenüber Normalstandorten.
Auffällig ist, dass neben der niedrigen Grundsicherheit
der Linden – aller Wahrscheinlichkeit nach von dem
stärker verspürten Konkurrenzdruck ausgelöst (Rosskastanien
sind früher belaubt), im Bruchsicherheitsbereich mit
verstärkten Materialsteifigkeiten und Festigkeiten begegnet
wird, während die Verankerung im Boden eindeutig
hinterherhinkt. Die Rosskastanie scheint somit gegenüber
der Linde der geeignetere Baum für die Deichbepflanzung.
Dass Rosskastanien wesentlich besser als Linden wurzeln,
hatten auch eigene Untersuchungen und von S. RAU zur
Verankerungsqualität unterschiedlicher Baumarten bei
der Baumschule BRUNS ergeben.
Bis auf wenige Ausnahmen waren alle Bäume sicher,
so dass hier der DIN-Beeinträchtigungsfall 1, Löcher im
Deich nicht auftreten wird. Beeinträchtigungsfall 3 durch
mögliche Wurzelverrottung entstehende Hohlkanäle sind
aus geometrischen Gründen nicht zutreffend, denn alle
Wurzeln haben wegen des Standes der Bäume auf der
Deichkrone eine Richtung, die im Stamm die höchste
Stelle haben und somit keine horizontale Durchströmung
zulassen. Beeinträchtigungsfall 4: Trotz der Bäume ließen
sich Wühltiere sehr gut kontrollieren. Es könnte auch
denkbar sein, dass die Bäume Eulen erst die Möglichkeit
zum Ansitzen bieten, die dann nächtlicherweise die Wühltierpopulation
dezimieren könnten. Darüber hinaus wurden
die Deichkrone und das Vorland tagsüber von vielen
Hundebesitzern als Spazierweg benutzt, was die Entwicklung
einer Kaninchenpopulation verhindert.
Die Beschattung, Punkt 5 der DIN war zwar gegeben,
doch war die Güte der Grasnarbe hierbei stark von der
Himmelsrichtung des Deiches abgängig.
Der große Abstand der Bäume von je 10 m lässt sehr
gut eine Befahrung der Deichkrone zu, so dass die Bäume
keine Behinderung der Deichkontrolle darstellen.
2.2 Das Ergebnis der Berechnungen
In die FE-Berechnungen gingen die Werte der baumstatischen
Untersuchungen als Ausgangsgrößen ein. Darüber
hinaus sind zur Ergründung des Deichaufbaus Bohrungen
vorgenommen worden.
Beim Deich Neuss war rechnerisch ohne Belang, ob
die Bäume standen, oder im schlimmst anzunehmendem
Fall herausgerissen waren.
Interessant war allerdings ein anderer Aspekt, der in
der Hangstabilisierung im ingenieurbiologischen Bauen
verwirklich wird. Erdreich ist nicht zugbelastbar. Wurzeln
Bautechnik und Naturgefahren 3

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Bild 4: Undurchdringliches Wurzelvlies der Rosskastanie
unmittelbar unter der Grasnarbe stabilisiert den
Deich wie ein Jutesack den Sand, selbst wenn der
Sand nass ist.
Bild 6: Das unter dem Vlies liegende zugbelastbare Wurzelgeflecht
das Erd-Sand-Gemisch des Deiches zusammen, stabilisiert
die Statik im Fall einer Durchnässung und verhindert
Ausspülungen (Bild 5).
2.4 Der Kippversuch
Der Kippversuch selbst hat ein erstaunliches Ergebnis an
dieser ausgewählten Rosskastanie ergeben. Ihre Standsicherheit
war wesentlich besser entwickelt als vergleichbare
Bäume an Normalstandorten. Wenn sich das auch nicht
verallgemeinern lässt, deutet das doch darauf hin, dass die
gute Durchlüftung eines Deiches das Wurzelwachstum
dergestalt fördert, dass auch ein Herausreißen eines Baumes
bei Starkwindereignissen und damit eine Beschädigung
des Deiches nicht gegeben ist. Denn im Normalfall
ist schon der Baum an einem normalen Standort kippsicher
gegen Windstärke 12.
Bild 5: Unter dem Vlies die Feinwurzeln (hier zur Verdeutlichung
angesprüht)
dagegen sind ein zugbelastbares Bauteil. Und Bauteile,
die Zug und Druck aushalten sind statisch leistungsfähiger,
als die, die nur eine Belastungsart aushalten. Deshalb
wurde rechnerisch ein Wurzelvlies angenommen, das die
Eigenschaften eines Geotextils aufwies.
Die Rechnung hat dabei erstaunliches erbracht: Es
ergab sich eine signifikante Erhöhung des Standsicherheitsfaktors
von 1,0411 auf 1,3390 durch das Vlies der
Wurzeln. Hier müssten nun noch weitere Untersuchungen
der Durchwurzelung folgen, um das Ergebnis abzusichern.
Dann könnte es eines Tages heißen: Bäume auf die Deiche
und nicht, was jetzt in der DIN festgehalten ist.
2.3 Kippversuch und Freispülungen
Zur Absicherung der Berechnungen wurden an einem
Baum, der bei einem früheren Umsturz einer Pappel einen
Teil seiner Krone verloren hatte Kipp und Spulversuche
unternommen. Bild 4 zeigt das dichte Feinwurzelvlies der
Roßkastanie, durch das nicht einmal das Hochdruckspülgerät
durchdringen konnte. Wie ein Sack hält dieses Vlies
2.5 Freispülung
Die Freispülung der Wurzel erfolgte auf 5 m × 5 m = 25 m 2
bis in eine Tiefe von 1 m = 25 m 3 . Dabei wurde das Deicherdreich
durch einen 30 cm Durchmesser starken Saugrüssel
abgesaugt. Nachgeholfen wurde mit einer Pressluftlanze.
Das unter dem Vlies liegende zugbelastbare Wurzelgeflecht
verleiht dem an sich nur druckbelastbaren Deichkörper
zusätzliche Stabilität (Bild 6). Die stabilisierenden
Eigenschaften des Vlieses konnten nur konstatiert werden.
Dagegen wurden die Grob und Starkwurzeln vermessen,
deren Werkstoffeigenschaften untersucht und in der Berechnung
mit einbezogen. Schon das hat eine signifikante
Verbesserung der Deichstabilität ergeben.
3 Fazit
Die DIN 19712 Flussdeiche ist so formuliert, dass die Bepflanzung
mit Bäumen nahezu unmöglich ist. Mit dem
seit 65 Jahren mit Bäumen bestandenen Rheindeich stand
ein real existierendes Untersuchungsfeld zur Verfügung.
Damit konnte ein lange bestehender Zustand einer widersprechenden
jüngeren DIN Norm gegenübergestellt
werden. Das Tiefbauamt der Stadt Neuss erteilte in Abstimmung
mit den anderen zuständigen Behörden hierzu
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den Auftrag. Es erwies sich, dass von den 500 Linden und
Rosskastanien keinerlei Gefährdung des Deiches ausgeht.
Im Gegenteil, die Berechnung durch ein Spezialbüro für
Deiche (Seidl & Partner, Regensburg) hat erbracht, dass
die Durchwurzelung mit Baumwurzeln eine signifikante
Erhöhung der Deichstabilität erbringen kann. Das ist zwar
ein Einzelergebnis eines bestimmten Deiches mit zwei Baumarten.
Aber sie lassen zumindest den Schluss zu, dass die
Unvereinbarkeit von Bäumen und Deichen nicht zwangsläufig
gegeben ist. Möglicherweise könnte dann eines Tages
durchaus die Pflanzung von Bäumen zumindest auf Binnendeichen
im Sinne der Sicherheit sogar gewünscht sein.
Somit könnte eine beträchtliche Anzahl zusätzlicher Baumstandorte
mit erheblicher Wohlfahrtswirkung für die Bevölkerung
hinzugewonnen werden. Die häufige Frequenz des
Deiches z. B. Spaziergängern mit Hunden hätte zudem den
Vorteil, Deichbeschädigungen durch höhlenbauende Tiere
weitgehend zu verhindern, da kein Wildtier in so einer gestörten
Umgebung seine Jungen aufziehen könnte. Zudem
bieten die Bäume Ansitzmöglichkeiten für wühltierjagende
Vögel, wie Habichte oder Eulen.
Literatur
Bader, Cl.: Untersuchungen über den statisch wirksamen Wurzelraum,
Diplomarbeit an der FH Nürtingen 2000
Brehm, J.: Gutachten zum Oderdeich, Königs-Wusterhausen
unv. 1999
Pflug, W.; Hacker, E. (Hrsg.): Ingenieurbiologie, Flussdeiche
und Flussdämme, Bewuchs und Standsicherheit, Jahrbuch 4
der Gesellschaft für Ingenieurbiologie e. V. Aachen 1999
Rau, S.; Wessolly, L.: Training für frisch gepflanzte Bäume,
NEUE LANDSCHAFT 2003, S. 36
Wessolly, L.: Stand- und Bruchsicherheit von Bäumen, DAS
GARTENAMT 8/93 S. 486
Wessolly, L.: Wurzelschäden und Standsicherheit von Bäumen,
NEUE LANDSCHAFT, 11/94, S. 853
Wessolly, L.: Standsicherheit von Bäumen, das Kippverhalten
ist geklärt, STADT und GRÜN 4/96, S. 268
Wessolly, L.; Erb, M.: Handbuch der Baumstatik und Baumkontrolle
Wessolly, L.: Baumstatisches Gutachten zum Rheindeich Neuss,
2002/2003; Neuss 2003
Bautechnik und Naturgefahren 5