Die Gefahr kommt oft ohne Vorwarnung. Urplötzlich sackt der Deich weg. Ein kleiner Riss entsteht, der sich in Sekunden verbreitert, bis ein metergroßes Loch klafft und das Wasser über Felder und Wiesen, in Haus und Hof strömt. Diesen Hochwasser-GAU für die Deichbauer wollen Chemnitzer Wissenschaftler künftig vermeiden. Keine Bauspezialisten, wie man meinen könnte, sondern Textilforscher. Ihre Idee: die so genannten Geotextilien, Vliesstoffe, mit denen Erdschichten getrennt werden, sollen zu Warnsystemen werden. Sensoren im Stoff sollen frühzeitiger als jeder Deichgänger Alarm schlagen, gerät das Wasserbollwerk selbst ins Schwimmen.
"Das sind optische Sensorfasern, wie sie zum Beispiel auch in der Telekommunikationstechnik für die Datenübertragung verwendet werden,"
verrät Diplomingenieurin Elke Thiele vom Sächsischen Textilforschungsinstitut in Chemnitz. Umhüllt von einem schwarzen Kunststoffmantel haben die Glasfasern die Stärke eines Klingeldrahtes und werden mit einem speziellen Verfahren, dem Rascheln, auf einen dicken Vliesstoff aufgenäht. So überträgt sich jede Bewegung des Vlieses auf die Glasfasern.
"Das Novum ist ja jetzt, dass man jetzt keinen linienförmigen Sensor mehr hat, wie sie ja eben die Glasfaser darstellt, sondern durch die Kombination Textilfläche und optische Faser hat eben einen flächigen Sensor. Wenn also an irgendeiner Stelle der Textilfläche eine Kraft einwirkt, dann misst das der Sensor auch noch."
Auf dem Prüfstand im Erdgeschoss des Sächsischen Textilforschungsinstituts drückt ein orangefarbener Ring gegen das weiße Vlies mit den aufgenähten schwarzen Glasfasern und simuliert so einen Wassereinbruch im Deich. Gespannt beobachtet Diplomingenieur Frank Weigand die Kurven auf seinem Monitor.
"Also wir haben jetzt gemessen die Dehnung in den Glasfasern."
Von beiden Enden der Glasfaser jagt Frank Weigand einen Laserimpuls durch den optischen Sensor. Wo die Laserstrahlen zusammentreffen, da verstärken sie sich und erzeugen eine so genannte Schallwelle, die zurückwandert. Wird der Sensor durch eine Kraft deformiert, verschiebt sich die Welle, die am Messpunkt ankommt und verrät so, dass im Deich etwas in Bewegung geraten ist. Und das auf zwei Meter genau. Durch zeitversetztes Senden der Lasersignale kann der Ort, an dem sie zusammenprallen, verändert werden. Wie der Deichgänger oben, so wandert der Laserstrahl der Textilforscher im Inneren des Deiches entlang. Allerdings schaffen sie es in einer halben Stunde 20 Kilometer zu kontrollieren. So flott ist kein Deichläufer.
"Das Schöne ist eigentlich, dass dieses Messsystem eigentlich objektiv arbeitet. Ein Deichläufer braucht eine ganze Menge Erfahrung. Er muss ein paar Hochwasser erlebt haben, ehe er sagen kann, also die Stelle ist wirklich kritisch, da müsste man ganz schnell was tun. Das System zeigt eben auch Schäden an, die man oberflächlich noch gar nicht so wahrnimmt, weil die Textilstruktur im Deichkörper eingebracht ist. Das heißt, man kann viel schneller und effizienter reagieren."
Hoffentlich. Bislang hat noch kein Deichsensor eine Bewährungsprobe in natura erlebt. Deiche, die auf Sensoren sitzen, gibt es bislang gerade mal drei: zwei in Polen und einer an der Mulde bei Dessau. Denn es gehört zur Crux dieser Entwicklung, dass sie zwar Millionenschäden verhindern kann, es aber auch Millionen kostet, sie in die Flutbollwerke einzubauen. Eine Chance haben sie nur dort, wo die Deiche ohnehin erneuert werden - oder wo das nächste Hochwasser eine Lücke reißt.
"Das sind optische Sensorfasern, wie sie zum Beispiel auch in der Telekommunikationstechnik für die Datenübertragung verwendet werden,"
verrät Diplomingenieurin Elke Thiele vom Sächsischen Textilforschungsinstitut in Chemnitz. Umhüllt von einem schwarzen Kunststoffmantel haben die Glasfasern die Stärke eines Klingeldrahtes und werden mit einem speziellen Verfahren, dem Rascheln, auf einen dicken Vliesstoff aufgenäht. So überträgt sich jede Bewegung des Vlieses auf die Glasfasern.
"Das Novum ist ja jetzt, dass man jetzt keinen linienförmigen Sensor mehr hat, wie sie ja eben die Glasfaser darstellt, sondern durch die Kombination Textilfläche und optische Faser hat eben einen flächigen Sensor. Wenn also an irgendeiner Stelle der Textilfläche eine Kraft einwirkt, dann misst das der Sensor auch noch."
Auf dem Prüfstand im Erdgeschoss des Sächsischen Textilforschungsinstituts drückt ein orangefarbener Ring gegen das weiße Vlies mit den aufgenähten schwarzen Glasfasern und simuliert so einen Wassereinbruch im Deich. Gespannt beobachtet Diplomingenieur Frank Weigand die Kurven auf seinem Monitor.
"Also wir haben jetzt gemessen die Dehnung in den Glasfasern."
Von beiden Enden der Glasfaser jagt Frank Weigand einen Laserimpuls durch den optischen Sensor. Wo die Laserstrahlen zusammentreffen, da verstärken sie sich und erzeugen eine so genannte Schallwelle, die zurückwandert. Wird der Sensor durch eine Kraft deformiert, verschiebt sich die Welle, die am Messpunkt ankommt und verrät so, dass im Deich etwas in Bewegung geraten ist. Und das auf zwei Meter genau. Durch zeitversetztes Senden der Lasersignale kann der Ort, an dem sie zusammenprallen, verändert werden. Wie der Deichgänger oben, so wandert der Laserstrahl der Textilforscher im Inneren des Deiches entlang. Allerdings schaffen sie es in einer halben Stunde 20 Kilometer zu kontrollieren. So flott ist kein Deichläufer.
"Das Schöne ist eigentlich, dass dieses Messsystem eigentlich objektiv arbeitet. Ein Deichläufer braucht eine ganze Menge Erfahrung. Er muss ein paar Hochwasser erlebt haben, ehe er sagen kann, also die Stelle ist wirklich kritisch, da müsste man ganz schnell was tun. Das System zeigt eben auch Schäden an, die man oberflächlich noch gar nicht so wahrnimmt, weil die Textilstruktur im Deichkörper eingebracht ist. Das heißt, man kann viel schneller und effizienter reagieren."
Hoffentlich. Bislang hat noch kein Deichsensor eine Bewährungsprobe in natura erlebt. Deiche, die auf Sensoren sitzen, gibt es bislang gerade mal drei: zwei in Polen und einer an der Mulde bei Dessau. Denn es gehört zur Crux dieser Entwicklung, dass sie zwar Millionenschäden verhindern kann, es aber auch Millionen kostet, sie in die Flutbollwerke einzubauen. Eine Chance haben sie nur dort, wo die Deiche ohnehin erneuert werden - oder wo das nächste Hochwasser eine Lücke reißt.