Bis vor Kurzem war der Oroville-Stausee noch so gut wie ausgetrocknet. Eine jahrelange Dürre in Kalifornien ließ das Wasser verdampfen - dann regnete es wochenlang, und jetzt ist die Situation am höchsten Staudamm der USA ins andere Extrem gekippt: Der Stausee ist so prall gefüllt, dass eine gewaltige Flutwelle droht, sollte der Damm nicht halten. Die Behörden halten das für durchaus möglich, weshalb zwischenzeitlich 200 000 Menschen ihre Häuser und Wohnungen verlassen mussten, Gouverneur Jerry Brown rief den Notstand für einige Bezirke aus. Am Dienstagabend durften die Anwohner vorerst zurück - unter Auflagen: Sie sind angehalten, Warnungen zu beachten und mögliche Evakuierungsaufrufe schnell zu befolgen.
Staudämme gelten eigentlich als äußerst sicher, zumal in Industrienationen wie den USA. In Deutschland etwa steht mindestens alle fünf Jahre eine grundlegende Inspektion an. Den Oroville-Damm untersuchten Ingenieure zuletzt 2015 ohne Beanstandung. Allerdings haben sie wohl nicht mit so viel Wasser gerechnet. "Eigentlich sollten die aufgetretenen Wassermassen problemlos abgeführt werden können", sagt Peter Rutschmann vom Lehrstuhl für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität München. Das Bauwerk aber berücksichtige nicht die hydraulischen Phänomene. Offenbar haben die Konstrukteure den Staudamm nicht für derartige Wassermassen ausgelegt. Die gute Nachricht für Kalifornien lautet: Die eigentliche Staumauer scheint den Fluten standzuhalten, dieser zwei Kilometer lange und 235 Meter hohe Wall ist intakt. Doch direkt daneben droht eine Katastrophe.
Zwei Auslässe - eine Überlaufrinne und ein Notauslauf - sorgen neben der Staumauer bei Hochwasser dafür, dass überschüssiges Wasser kontrolliert abfließt. Die Überlaufrinne muss den Großteil des Wassers abführen - und genau dort brach am 7. Februar ein Teil des Betons weg. Durch das in die Seitenwände gerissene Loch schossen Wasserfontänen in die Tiefe. Peter Rutschmann hat den Vorgang analysiert und hält einen Konstruktionsfehler für plausibel: Wenn sehr viel Wasser sehr schnell über eine Fläche fließt, können selbst kleinste Unebenheiten im Bauwerk eine Kettenreaktion auslösen. Über kleinen Rissen oder Fugen bildet sich dann ein Unterdruck, der das Wasser darüber selbst bei niedrigen Temperaturen zum Sieden bringt. "Diese Wasserdampfblasen implodieren und beschädigen die Umgebung wie Nadelstiche", sagt Rutschmann.
SZ-Grafik; Fotos: afp, William Croyle, California Department of Water Resources
Die Zerstörung der Hochwasser-Sicherung lässt sich kaum noch aufhalten
In Oroville stürzten in den vergangenen Tagen bis zu 4200 Kubikmeter Wasser pro Sekunde durch die Überlaufrinne, zum Teil mit einer Geschwindigkeit von mehr als 30 Metern pro Sekunde. Solchen Kräften war der Ausfluss wohl nicht gewachsen. "Das ist ziemlich fahrlässig", sagt der Ingenieur. "Wenn dieser Prozess einmal begonnen hat, ist er nicht mehr zu stoppen." Das heißt, die Zerstörung der Hochwasser-Sicherung lässt sich kaum noch aufhalten.
Um das dennoch abzuwenden, aktivierten die Betreiber in Kalifornien den Notauslauf und ließen darüber Wasser ab. Eine gefährliche Taktik, meint Rutschmann, denn für einen Dauerbetrieb sei diese Struktur nicht ausgelegt. Und: Unterhalb des Notauslaufs befindet sich ein erosionsgefährdeter Hang. Fließt darüber zu viel Wasser, könnte er ins Rutschen geraten und die Wasserbarrieren oberhalb mit in die Tiefe reißen. Eine enorme Flutwelle wäre die Folge. Ohnehin sollte der Notauslauf nur im Extremfall zum Einsatz kommen - Experten sprechen von einem 10 000-jährigen und somit sehr seltenen Hochwasser als Richtwert. Die aktuellen Regenfälle entsprechen eher einem Flutereignis, wie es etwa alle 200 Jahre eintritt.
Dass eine derart wichtige Infrastruktur bereits bei einer moderaten Klimaschwankung schlappmacht, ist kein gutes Zeichen, denn vergleichbare Wetterextreme könnten Staudämme künftig häufiger treffen. "Im Zuge der Klimaerwärmung können andere Extreme bei Hochwasser auftreten", sagt der Baustatiker und Katastrophenschutzexperte Norbert Gebbeken von der Universität der Bundeswehr München. Beispielsweise könnte als Folge der Erderwärmung mehr Regen in kurzer Zeit fallen. Diese Spitzenmengen müssten für viele Wasserkraftwerke neu eingeschätzt werden, sagt Gebbeken. Auch Aufrüstung ist möglich: So setzten Spezialfirmen kürzlich dem Sylvensteinspeicher im Isartal eine neue Betonwand ein - mitten im Kern des Bauwerks. In Deutschland würden die Sicherheitsanforderungen zwar kontinuierlich erweitert und bestehende Anlagen von unabhängigen Stellen inspiziert, betont Gebbeken. Doch innerhalb Europas gebe es keine einheitlichen Standards. Und in vielen Entwicklungsländern sei die Risikoabschätzung "ein ganz schwieriges Thema", sagt der Statiker: "Sicherheit muss man sich auch leisten können."
SZ-Grafik; Fotos: afp, William Croyle, California Department of Water Resources
Die Betreiber in Kalifornien haben kaum noch Spielraum
Als problematisch gelten vor allem ältere Staudämme, für die es keine umfangreiche Dokumentation mehr gibt. "Im asiatischen Raum werden etliche Staudämme heutigen Sicherheitsstandards nicht gerecht, viele müssten erneuert werden", sagt der Ingenieur Rutschmann. Nicht nur sei das Baumaterial vor einigen Jahrzehnten noch viel schlechter gewesen, bemängelt er, vielmehr fehlten auch wichtige Informationen über die Umgebung der Bauwerke. Informationen wie: Sind sie auf Fels gebaut? Wie gut ist die Abdichtung? "Das Unsicherheitsband ist einfach deutlich größer", so Rutschmann.
Trotz der Risiken geht der Ausbau der Wasserkraft vor allem in Entwicklungs- und Schwellenländern ungebremst weiter. Am Amazonas, dem Mekong und dem Kongo-Fluss werden derzeit insgesamt 450 neue Staudämme geplant, viele davon sind bereits in der Bauphase. China fügt dem nationalen Stromnetz momentan so viel Energie aus Wasserkraft hinzu wie der Rest der Welt zusammengenommen. Im Wissenschaftsjournal Science bemängelten Forscher bereits, dass viele Projekte neue Risiken für die Bevölkerung bedeuten und zudem die Umwelt langfristig schädigen. Und was den Staudamm in Oroville angeht: Zwar fließt mittlerweile kein Wasser mehr über den gefährdeten Hang, doch lässt sich der beschädigte Hochwasser-Schutz bei dem derzeitigen Wasserstand nicht instand setzen. "Der große Fehler ist bereits passiert, man kann nun nur noch reagieren, nicht mehr agieren", sagt Rutschmann. Die Betreiber können also nur hoffen, dass das Bauwerk die aktuelle Überschwemmung übersteht und das Wasser rechtzeitig abfließt. Viel Zeit dafür bleibt wohl nicht mehr, ab Donnerstag sind weitere Regenfälle angesagt.