Warum der Mossul-Staudamm instabil ist

Der Staudamm von Mossul steht am Oberlauf des Tigris im Nordwesten dessen, was vom Irak noch übrig ist. Ganz in der Nähe verläuft die Front. Der Damm selbst in der Hand der Regierung und kurdischer Milizen, doch die benachbarten Regionen sind von Daesh besetzt, auch die 60 Kilometer entfernte Stadt Mossul. Daesh ist dort aber ausnahmsweise mal nicht das größte Problem, sondern die Staumauer selbst. Es besteht die Möglichkeit, dass der gesamte 113 Meter hohe Damm einstürzt: Das Gestein, auf dem er steht, löst sich nach und nach auf – und die Maßnahmen zur Stabilisierung sind seit Mitte 2014 gestoppt.

Die Schichten unter dem Fundament des Dammes bestehen zu einem beträchtlichen Teil aus Kalk und Gips. Seit Jahrtausenden strömt Grundwasser an Schwachstellen durch das lösliche Gestein und wäscht Hohlräume aus, die von Zeit zu Zeit zusammenbrechen und an der Oberfläche Dolinen entstehen lassen. Im Flussbett reicht die Auflösungszone etwa hundert Meter tief unter die Dammsohle. Es ist nicht die Sorte von Grundgestein, die man unter seinem Damm haben will.

Ich bin immer wieder erstaunt, wie viel Kreativität Menschen bei der Antwort auf die Frage ‘Wie blöd kann man eigentlich sein?’ an den Tag legen. Das Reservoir hinter dem Mossul-Damm hält über zehn Kubikkilometer Wasser, und flussabwärts im Tal des Tigris liegen diverse große Städte. Darunter sind mit Mossul und Bagdad die beiden größten des Landes. Zwischen beiden, in Baiji, steht übrigens die größte Ölraffinerie des Irak. Laut einem Gutachten aus den 80er Jahren würde ein Kollaps des Dammes das 500 Kilometer entfernte Zentrum Bagdads bis zu vier Meter hoch überfluten, Mossul wäre 20 Meter hoch überschwemmt.

Auf Karst gebaut

Die löslichen Gesteine unter der Region Mossul, die so genannte Fatha-Formation, lagerten sich vor etwas mehr als 10 Millionen Jahren in flachen Wasserbecken einer trockenen Küstenregion mit starker Verdunstung ab. Eine solche Umwelt bezeichnet man als Sabcha, und man kann sich so etwas auch heute noch angucken. Sabchas sind keine klassischen Salzpfannen, aber sie enthalten eine Menge lösliche Salze, die im Boden blieben, während Wasser im Wüstenklima verdunstete. Diese Ablagerungen sind unter dem Damm etwa 250 Meter dick.

Bei der Kollision Arabiens mit Eurasien ein paar Millionen Jahre später verschwand das Meer und die Schichten der früheren Sabkhas verknautschten zu großen Falten (die auch mit Ölvorkommen in Verbindung stehen). Der Mossul-Damm steht ziemlich genau auf so einer nach oben gewölbten Falte, der Butmah-Antikline. Ihre Schichten lenken den Grundwasserfluss im Gestein tendenziell nach Südosten, unter dem Damm hindurch.

Lösliche Gesteine und Wasser führt zu einem charakteristischen Formationstyp, nämlich so genanntem Karst. Den Begriff hört man meistens im Zusammenhang mit spektakulären Höhlen, wenn die Löcher, die das Wasser ins Gestein hineinlöst, besonders groß werden. Für Höhlen ist das Gestein unter dem Damm aber nicht stabil genug. Die Staumauer steht ganz buchstäblich auf einer unterirdischen Trümmerlandschaft – viele Schichten der Fatha-Formation sind so genannte Brekzien, bereits zerbrochene Schichten, durch deren Klüfte das Wasser gut fließen und weiteres Gestein auflösen kann.

Dass der Untergrund unter dem Damm problematisch ist, war von Anfang an klar. In so einem Fall ist es zumindest üblich, vor dem Bau über die gesamte Breite des Dammes Beton in den Untergrund zu spritzen um ihn zu stabilisieren und vor allem wasserfest zu machen. Diesen Prozess bezeichnet man als Grouting. Üblicherweise dichtet man den Boden über die volle Breite des Bauwerks ab, es entsteht ein so genannter Grout Curtain – ein unterirdischer Vorhang aus Beton. Das geschah auch beim Mossul-Damm, allerdings zeigte sich schnell, dass das Gestein zu stark zerbrochen ist, um es auf diese Weise abzudichten. Außerdem reichten die ersten Betoninjektionen nur 25 Meter in die Tiefe. Die Auflösungszone reicht teilweise aber bis zu hundert Meter tief.

Ein politischer Damm

Zusätzlich sollte deswegen der Boden nach Fertigstellung des Dammes durch weitere Betoninjektionen nach Bedarf abgedichtet und stabilisiert werden. Eine Zone, die etwa zehn Meter dicke F-Kalkschicht, musste man bereits vor dem Bau stabilisieren – das Gestein war zu stark zerbrochen, um die dort vorgesehenen Betonstrukturen zu tragen. Während des Baus suchte man gezielt mit Bohrungen und Messungen nach Bereichen, in denen sich Gestein auflöst und Wasser strömt. Bis heute beobachten Sensoren rund um den Damm die Auflösungserscheinungen im Untergrund.

Warum der Damm so hastig an einem so prekären Ort konstruiert wurde, weiß ich nicht. Zum einen war der ungefähre Ort sicherlich politisch gewählt, Saddam Hussein führte während der 80er Jahre im Norden des Irak Krieg gegen die Kurden und versuchte sie durch “Arabisierung” aus großen Städten wie eben Mossul zu verdrängen. Der Staudamm war wohl Teil dieser Strategie, ein Instrument der Macht. Andererseits steckt da wohl auch eine gute Portion technischer Größenwahn hinter – man dachte vermutlich, das Problem des sich auflösenden Untergrundes ließe sich technisch unter Kontrolle halten.

Vielleicht hat sich auch einfach niemand gefunden, der freiwillig zu Saddam geht und ihm erklärt, dass sein Lieblingsprojekt nicht funktioniert wie vorgesehen. Hätt ich auch nicht gemacht. Es kam jedenfalls wie es kommen musste: Seit der Fertigstellung des Dammes spritzen spezielle Teams Beton in den Boden, ohne den Wasserfluss stoppen zu können – das Fundament wird eher noch instabiler.

Die Betoneinspritzungen leiten den Wasserfluss nur um, und das nicht einmal dauerhaft: Selbst bereits mit Beton abgedichtete Stellen mussten immer wieder neu geflickt werden. Ist ja auch klar, denn das Gestein rund um den Flicken löst sich mit der Zeit auch auf. 2007 kam ein Gutachten der US-Armee zwar zu dem Schluss, der Damm sei latent instabil – empfahl als Lösung aber vor allem besseres Grouting mit modernen Methoden, vermutlich mangels Alternativen: Die Talsperre liefert Strom für über eine Million Menschen, das Reservoir bewässert hunderte Quadratkilometer Felder.

Eroberung und Rückeroberung

Dann kam Daesh und eroberte im Sommer 2014 die Region um Mossul. Samt Staudamm. Nachdem Fachleute darauf hinwiesen, dass es den Terroristen durchaus zuzutrauen wäre, den Staudamm absichtlich zu zerstören, eroberten Kurden und Regierung die Gegend in einer zweiwöchigen Schlacht im August 2014 zurück. Allerdings sind die Flickarbeiten im Untergrund seitdem nicht wieder angelaufen. Dafür gibt es wohl mehrere Gründe: Die Sicherheitslage vor Ort, aber auch Geldmangel und, weil das Gutachten von den Amis kommt, die üblichen Verschwörungstheorien.

Jedenfalls hat sich seit anderthalb Jahren niemand mehr um den Untergrund des Dammes gekümmert – und selbst mit Wartungsarbeiten galt der Zustand des Bauwerks als prekär. In der Umgebung des Dammes bildeten sich seit den frühen 90er Jahren einiger Regelmäßigkeit Dolinen, runde Löcher, die sich ohne Vorwarnung auftun können, wenn ein unterirdischer Hohlraum zusammenbricht.

Wassermenge und Druck des Reservoirs verschärft das Problem, denn der See scheint zumindest zum Teil direkt zur Auflösung des Fundaments beizutragen. Eine Untersuchung des Stausees im Jahr 2011 zeigte neu entstandene Löcher im Seeboden, einige sind zehn Meter tief und hunderte Meter breit. Ein Teil des dort versickerten Wassers, legen Untersuchungen nahe, fließt unter dem Damm durch.

Tatsächlich scheint es beim Wasserstand des Sees eine Schwelle zu geben, ab der die unterirdische Erosion drastisch zunimmt. Die Sensoren, die den Wasserfluss durch das Gestein messen, zeigen das deutlich. Eine US-Arbeitsgruppe, die Daten über die Geologie des Dammes digitalisierte, zitiert Berichte über einen Erdeinbruch nahe des Dammes im Jahr 2003, der immer dann größer wurde, wenn der Spiegel des Reservoirs höher als etwa 315 Meter über dem Meeresspiegel lag.

Da liegt auch der Grund, weshalb das Thema jetzt wieder aufkommt: Im Frühjahr bringen Regen und Schneeschmelze Hochwasser am Tigris. Die Mauer selbst wird die Flut ohne Probleme abfangen – aber wie das Fundament nach anderthalb Jahren ohne Stabilisierungsmaßnahmen auf das zusätzliche Wasser reagiert, kann man nur raten.

Wird sich der See einen Fließweg durch den Untergrund bahnen? Dann besteht die Gefahr einer positiven Rückkopplung: Mehr Wasser trägt mehr Material ab, und je mehr Material abgetragen wird, desto mehr Wasser kommt durch, bis zur kompletten Zerstörung. Das kann ziemlich schnell gehen, ein eindrucksvolles historisches Beispiel für diesen Effekt ist der Kollaps des Teton-Dammes im Jahr 1976.

Kollaps einkalkuliert?

Ob und wann es so kommt, weiß niemand, es gibt schlicht keinen vergleichbaren Fall. Im Moment hoffen alle darauf, dass zumindest das Grouting bald weiter geht und die Schäden im Untergrund nicht schlimmer werden. Nach Medienberichten soll eine italienische Firma den Job übernehmen, geschützt von italienischen Soldaten. Das wird allerdings selbst im besten Fall noch eine Weile dauern, zumal ja auch die tausende Tonnen Beton irgendwoher kommen müssen. Bisher kamen sie aus Mossul, und da sitzen jetzt die Islamisten. Es ist nicht mal klar, ob überhaupt noch was zu retten ist oder ob der Untergrund seit 2014 so stark erodiert ist, dass man mit Grouting nicht mehr hinterher kommt.

In einem scheinen sich die Fachleute jedenfalls einig zu sein: Wenn man den Untergrund nicht konstant stabilisiert, wird der Damm irgendwann beschädigt und bricht vermutlich vollständig zusammen. Das State Department schätzt, dass der Kollaps unter Umständen bis zu einer halben Million Menschenleben kosten und immense Sachschäden verursachen könnte. Wenn also die Arbeiten nicht bald wieder beginnen, müsste man eigentlich das Reservoir ablassen, mit allen politischen und ökonomischen Folgen. Das aber wird die Regierung vermutlich nicht tun. Systemrelevant.

Die irakischen Behörden scheinen auf den Bruch des Dammes jedenfalls seit Jahren gefasst zu sein: Nach Plänen von 2009 soll ein weiterer Damm flussabwärts nahe Mossul, der Badush-Damm, nach seiner Fertigstellung zügig auf die dreifache Höhe ausgebaut werden, um die Flutwelle nach einem Dammbruch aufzuhalten. Im Moment sieht es aber nicht so aus, als würde dort auch nur der erste Bauabschnitt fertig werden. Das Wasser hat bis auf Weiteres freie Bahn.