Entstehung von Hochwassersituationen

Hochwasser ist als Teil des Wasserkreislaufs primär abhängig von der Stärke der Niederschläge (ggf. im Zusammenwirken mit Tauwetter) und ihrer zeitlichen und räumlichen Verteilung in Relation zu Größe und Struktur des Einzugsgebiets und dessen Abflusseigenschaften. Hochwasser ist in erster Linie ein reguläres Naturphänomen, d.h. auch unter natürlichen Bedingungen tritt extremes Hochwasser auf. Die in jüngerer Zeit festgestellte Verschärfung von Hochwasserereignissen, wie z.B. im August 2002 an der Elbe, ist nicht nur Resultat des Gewässerausbaus durch den Menschen. Abgesehen davon, dass zu allen Zeiten immer wieder meteorologische Sonderphänomene ohne Zutun des Menschen extreme Fluten hervorgerufen haben, wird auch die zunehmende globale Erwärmung der Erde als mitbestimmender Faktor diskutiert.

Abb. 1: Pegelstände des Rheins über 9m in Köln von 1780 bis 2008.
(Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde)

Durch die in den letzten Jahren festgestellte dichte Abfolge von Hochwasserereignissen (vgl. Abb. 1 mit der Grafik der Hochwasserereignisse am Pegel Köln) und den damit verbundenen Folgeschäden wurde eine Diskussion über die Entstehungsursachen entfacht. Im Vordergrund der Diskussion steht dabei zwar die Frage, wie hoch der anthropogene Einfluss auf das Hochwassergeschehen zu bewerten ist. Nichtsdestotrotz trifft für die vier bedeutendsten Extremereignisse der letzten Jahrzehnte (1993/94, 1995 am Rhein, 1997 an der Oder und 2002 und 2006 an der Elbe) zu, dass das Niederschlagsgeschehen die entscheidende Rolle gespielt hat: Stets sind ihnen lang anhaltende flächendeckende Regenfälle vorausgegangen, die die Wasserhaltekapazität der Böden in den Einzugsgebieten weitgehend gesättigt hatten und damit einen hohen Oberflächenabfluss für die nachfolgenden hochwasserauslösenden Starkniederschläge garantierten. Mit Ausnahme des Elbehochwassers 2006 waren weder Frost noch Schneeschmelze an den Entstehungsprozessen wesentlich beteiligt. Die Niederschläge insgesamt erreichten jeweils Spitzenwerte von z.T. über 400% der vieljährigen Niederschlagssummen der Bezugsmonate.

In diesen Fällen waren Hochwasserextreme also nicht direkt vom Menschen beeinflusst. Allerdings lässt sich in diesem Zusammenhang durchaus eine indirekte Verknüpfung mit anthropogenen Wirkungen diskutieren: Im westlichen Mitteleuropa ist in den letzten Jahrzehnten eine Zunahme der Niederschläge festzustellen, insbesondere das Winterhalbjahr betreffend. Beispielsweise lassen sich im Rheineinzugsgebiet diesbezüglich signifikante ansteigende Trends im Zeitraum 1901-2000 belegen (BELZ et al., 2007). Derzeit deutet Vieles darauf hin, dass es sich dabei um Teilresultate einer durch Treibhausgas-Emission beeinflussten bzw. hervorgerufenen Klimaveränderung handelt, wenngleich zur Erhärtung dieser Thesen noch weitere Forschung auf diesem Gebiet notwendig ist.

Im östlichen Mitteleuropa ist dagegen trotz der Überschwemmungskatastrophen des letzten Jahrzehnts kein Trendanstieg hinsichtlich der Auftretenshäufigkeit von Extremhochwasser belegbar (MUDELSEE et al., 2003).

Abgesehen von Klimaeinflüssen spielt dennoch das Wirken des Menschen auch ganz unmittelbar bei der Hochwasserentstehung eine Rolle: Bereits aus dem Mittelalter sind Deichbauten an Rhein und Elbe sowie Durchstiche von Flussschlingen des Rheins belegt. Heute sind fast alle Abschnitte der großen Flüsse mit Deichen versehen. Durch den flussparallelen Deichbau gehen die Auen als Retentionsflächen für Hochwasser verloren; der Abflussquerschnitt wird eingeengt. So entstand beispielsweise durch den Ausbau des Oberrheins aus dem bis zu 12 km breiten Flussbett eine Rinne von 200 bis 250 m Breite; die Rheinaue zwischen Basel und Karlsruhe ging um 87 % zurück. Allein durch den Ausbau des Oberrheins verringerte sich die natürliche Überschwemmungsfläche um 130 km². Infolge der Laufverkürzung durch Flussbegradigungen fließt das Wasser schneller ab. So wurde der Lauf des Oberrheins um ca. 82 km, der des Niederrheins um ca. 23 km verkürzt. Dadurch hat sich im Rhein die Fließzeit der Hochwasserwelle stark beschleunigt; sie benötigt durchschnittlich z. B. von Basel bis Maxau derzeit mit 23 Stunden weniger als halb so lange als vor der Begradigung (64 Stunden) (BELZ et al., 1999).

Da Ausbaumaßnahmen nicht nur an den großen Strömen, sondern auch an Nebenflüssen und kleineren Fließgewässern im Einzugsgebiet durchgeführt wurden, kommt es zusätzlich immer häufiger zu ungünstigen Überlagerungen der Hochwasserwellen der Haupt- und Nebenflüsse. Der Staustufenbau, der überwiegend in diesem Jahrhundert meist zur Energiegewinnung und für die Schifffahrt erfolgte, kann zwar bis zu einem gewissen Grade eine Entzerrung der Hochwasserwelle innerhalb einer Staustufenkette bewirken, doch ist die Dämpfung nicht stark genug und bei anhaltenden Niederschlägen wirkungslos. Der Hochwasserschutz kann zwar lokal oder regional wirksam werden; die Hochwasserereignisse treffen dann aber in der Regel die Unterlieger.

Schäden durch Hochwasser entstehen nur dort, wo überschwemmungsgefährdete Bereiche genutzt und besiedelt werden. Durch die parallel zum Gewässerausbau stattgefundene Urbanisierung der Talauen kann es bei Ausuferungen extremer Hochwasser oder bei Deichbrüchen zu erheblichen Schäden kommen. Diesem erhöhten Schadensrisiko infolge intensivierter Nutzung natürlicher Überschwemmungsgebiete muss durch Anpassung, z.B. mittels geeigneter Bauweisen, oder aber durch entsprechende Schutzeinrichtungen begegnet werden. Zweckdienliche Maßnahmen in diesem Zusammenhang sind nicht nur der klassische Deichbau, sondern auch z.B. die Einrichtung von Poldern zur Zwischenspeicherung von Wassermengen oder Vergrößerung von Retentionsräumen, z.B. durch Rückverlegung von Deichen an geeigneten Flussabschnitten (vgl. Abb. 2). Im Hinterland sind unter anderem Talsperren, Rückhaltebecken, aber auch Ansätze zur Verbesserung der Versickerungsfähigkeit von Flächen, etwa durch Beseitigung von Bodenversiegelungen, geeignet, um die Entstehung von Hochwassersituationen von vorneherein in ihrem Ausmaß zu verringern.

Abb. 2: Hochwasserschutzvorhaben "Deichrückverlegung Lenzen" (Elbe); Teilnehmer beim "1. Spatenstich" zum Vorhaben (ganz links: der damalige Bundesumweltminister Jürgen Trittin)
(Fotos mit freundlicher Genehmigung von F. Neuschulz und J. Purbs)

An den großen Flüssen in Deutschland wurden in den letzten Jahren umfassende Konzepte zum Hochwasserschutz aufgestellt. Als Beispiel genannt sei hier der Aktionsplan Hochwasser der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR 1998). Dessen Hauptziele sind Minderung der Schadensrisiken, Minderung der Hochwasserstände, Verstärkung des Hochwasserbewusstseins sowie Verbesserung des Hochwassermeldesystems. Aus dieser Aufzählung wird deutlich, dass über die durch vom Menschen nicht beeinflussbaren Grundrisiken von Witterungsextremen hinaus die Vermeidung der Entstehung extremer Hochwasser mit Schadwirkungen keine rein technische Aufgabe ist, sondern eine gesamtgesellschaftliche Vorsorgestrategie notwendig macht.

Literatur:

BELZ, J.U., BUSCH, N., ENGEL, H. & GASBER, N. (1999): Vergleichende Darstellung der Ausbaumaßnahmen an Oberrhein, Mosel und Saar und ihre Auswirkungen auf Hochwasser. In: Deutsche Gewässerkundliche Mitteilungen 43, H. 6, S. 283-291

BELZ, J.U., BRAHMER, G., BUITEVELD, H., ENGEL, H., GRABHER, R., HODEL, H., KRAHE, P., LAMMERSEN, R., LARINA, M., MENDEL, H.-G., MEUSER, A., MÜLLER, G., PLONKA, B., PFISTER, L., VAN VUUREN, W. (2007, im Druck): Das Abflussregime des Rheins und seiner Nebenflüsse im 20. Jahrhundert - Analyse, Veränderungen, Trends. Schriftenreihe der KHR, Koblenz und Lelystad.

IKSR / INTERNATIONALE KOMMISSION ZUM SCHUTZ DES RHEINS (1998): Aktionsplan Hochwasser. Koblenz.

MUDELSEE, M., BÖRNGEN, M, TETZLAFF, G. & GRÜNEWALD, U. (2003): No upward trend in the occurence of extreme floods in central Europe. In: Nature, Vol. 425, S. 166-168.