Hochwassereinflussfaktoren


Allgemein

Grundsätzlich werden zwar Hochwässer miteinander verglichen, jedoch dabei ist generell festzuhalten, dass kein Hochwasser dem anderen gleicht. Diese Tatsache resultiert u. a. aus in den Fließgewässereinzugsgebieten stets vorhandenen, natürlichen und anthropogenen Veränderungen sowie aus den vielfältigen Einflussfaktoren auf die Hochwasserentstehung und den Hochwasserablauf.

  • Hochwässer sind primär von der Intensität des Niederschlages bzw. dem zeitlichen Ablauf des Schneeschmelzprozesses bei Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Schneemenge im Abflussgebiet, der Niederschlagsdauer und der damit zusammenhängenden Niederschlagssumme, der zeitlichen und räumlichen Verteilung des Niederschlages und der Wasseraufnahmemöglichkeit und Wasseraufnahmefähigkeit der Böden im Gewässereinzugsgebiet (Wassersättigung durch Vorbefeuchtung, Verdichtungsgrad, Eisbedeckung, geschlossene Pflanzendecke, etc.) abhängig.
  • Weiterhin sind Hochwässer, deren zeitlicher Verlauf und Geschwindigkeit abhängig von der Speicherwirkung des im gesamten Überflutungsbereich vorhandenen Bewuchses, der Böden, des Geländes sowie des Gewässernetzes in den betreffenden Auenräumen. Dies gilt besonders für die Flussmittel- und Flussunterläufe größerer Einzugsgebiete.

 

Vegetation

Die Auenvegetation, d. h. der Bewuchs der Überschwemmungsbereiche, stellt einen wichtigen Einflussfaktor für das Hochwasser in Abhängigkeit von der Jahreszeit, d. h. "grün oder nicht grün", dar. So ist der Bewuchs primär zu Beginn des Niederschlages speicherwirksam, da der Regen anfangs an Bäumen und Pflanzen „hängen bleibt“ bevor er den Boden erreicht. So kann in der Vegetationsperiode Grünland bis zu zwei, Wald bis zu fünf Liter Niederschlag pro Quadratmeter speichern. Grundsätzlich gilt dabei: je dichter die Vegetation, desto größer der Wasserrückhalt. Nach dem Regen einsetzende Verdunstung führt zu einer „Mehrfachnutzung“ des Bewuchsspeichers.

Wichtig ist bei der Betrachtung der Auswirkungen des Bewuchses auf das Hochwasser die Unterscheidung der lokalen, der regionalen und überregionalen Aspekte. Der Bewuchs von Flussauen, besonders im Bereich der Weich- und Hartholzaue, wirkt positiv im Sinne einer Hochwasserscheitelsenkung.

  • Die Artenzusammensetzung des Bewuchses sowie deren Wuchsform bieten dem anströmenden Wasser Widerstand entgegen. So setzt bei älteren Bäumen die abflusshemmende Rauhigkeitserhöhung durch die Ausbildung von höheren, einzelnen oder gruppenförmigen Stämmen deutlich später ein. Die Wuchsform ist abhängig von der Baumart sowie von einer häufig vernachlässigten Eisschur bei Winterhochwässern. Buschförmig wachsende Weidenarten werden sich durch den hydraulischen Druck des Wassers ab bestimmten Fließgeschwindigkeiten und Grenzwasserständen, so auch bei Eisgang, „legen“, wobei dann der rauhigkeitsbestimmte Widerstand über dem Bestand wieder leicht abnehmen kann.
  • Die Bestandgröße und Wuchsdichte können bei schmalen Abflussprofilen zu deutlichen Rauhigkeitserhöhungen führen.
  • Die Ausrichtung und Verteilung des Bewuchses gegen das anströmende Wasser ist ein wichtiger Einflussfaktor. Z. B. am Strom linear ausgerichtete, galeriewaldähnliche Bestände, häufig im Bereich des Elbehauptstromes vorzufinden, setzen dem Abstrom im Regelfall wenig Widerstand entgegen.
  • Neben lokal möglichen Effekten einer Hochwasserscheitelaufhöhung wirkt der Bewuchs der Flussauen bei einer notwendigen Betrachtung des Gesamtsystems überregional gesehen positiv im Sinne einer Scheitelsenkung.
  • Die durch den Bewuchs hervorgerufenen Wasserspiegelstabilisierungen und Wasserspiegelsenkungen werden durch die auf Grund steigender Rauhigkeiten im Gerinne bedingten zeitlichen Abflussverzögerungen sowie durch die Wechselwirkungen zwischen Vorland und Hauptgerinne verursacht.
  • Verstärkend im Sinne einer Wasserspiegelstabilisierung wirkt der vegetative Gesamtanteil, d. h. je höher der mit Vegetation bewachsene Anteil am Gesamtanteil der Überflutungsaue und im Gewässerlängsverlauf vorhanden ist, um so größer wird der Effekt in Richtung Unterlauf ausfallen.
  • Weiterhin wirkt positiv die großräumige Verteilung der durch Weichholzauen besiedelten Standorte, welche am günstigsten im Oberlauf des Hauptgewässers und der Nebenflüsse beginnen sollten. Gleiches gilt ebenso für kleine Einzugsgebiete und die hier standorttypi­schen, bachbegleitenden Schwarzerlen- und/oder Grauerlen-Eschen-Wälder.

 

Böden

Böden stellen einen relevanten Faktor für den Verlauf des Hochwassers dar, hierbei gilt: je naturnaher und weniger beeinflusst durch intensive landwirtschaftliche Nutzung oder Überbauung die Böden sind, desto besser tragen diese zur Hochwasserrückhaltung bei:

  • Auenböden sind sehr leistungsfähige Wasserspeicher, welche bis zum Hundertfachen der Wassermenge des Bewuchses zurückhalten können. Die Bodenhohlräume, welche vom Humusgehalt, von der Bodenmächtigkeit und von der Bodendichte abhängen, sind dafür maßgebend, wobei die Durchwurzelung durch den Bewuchs die Wasseraufnahmefähig­keit des Bodens unterstützt.
  • Bereits vor der Hochwasserwelle gespeicherte Wassermengen begrenzen die Wasser­aufnahmefähigkeit des Bodens. Bei Wassersättigung kann der Boden kein zusätzliches Wasser mehr speichern und das Wasser fließt oberirdisch ab, d. h. die Leistungsfähigkeit des Bodenspeichers ist von vorangegangenen Niederschlägen abhängig. Weiterhin schränkt Bodenfrost die Wasseraufnahmefähigkeit ein.

 

Geländerelief/Gewässernetz

Das Geländerelief und das Gewässernetz haben ebenfalls erhebliche Auswirkungen auf das Hochwasser, da sich hierin, neben dem hydrologischen Rückhaltevermögen durch Volumen und Fläche, insbesondere die hydraulische Retention naturnaher Flussauen auf Grund der frühzeitigen Ausuferung in das vorhandene Gewässersystem der Aue und die Rauhigkeit des Geländes widerspiegelt. 

  • Bei zunehmender Hangneigung des betreffenden Geländes nimmt der Wasser­rück­halt in der Fläche bei zunehmend schnellem Zusammenlaufen der gefallenen Nie­derschläge ab. Dadurch ist der Flächenrückhalt im Bergland von Natur aus be­grenzt. Im Flachland, insbesondere im Bereich breiter Überschwemmungsauen, wird dagegen deutlich mehr Wasser gespeichert.
  • Eine wichtige Speicherfunktion stellen die Fließgewässer und deren Gewässernetz dar, wobei die Speicherwirkung bei ausgedehnten Überflutungsauen im Flachland am größten ist. Wesentlich unterstützt wird diese Wirkung durch die Naturnähe der Fließgewässer, d. h. durch deren Form und Verlauf, sowie durch den Anteil naturnaher und natürlicher Gewässernetzbestandteile wie niedrige Feuchtflächen, Altwässer, Altarme und Hochflutrinnen.

 

Anthropogene Einflussfaktoren

Der Mensch hat in den letzten Jahrhunderten einen entscheidenden Einfluss auf die Form der Hochwasserwelle und den Hochwasserverlauf in den betreffenden Gewäs­sereinzugsgebieten, so auch an der Elbe, genommen. Im Einzelnen lassen sich diese Einflüsse für die Elbe wie folgt zusammenfassen:

  • Änderungen der landwirtschaftlichen Flächennutzungen besonders in erosionsgefährdeten Bereichen des Berglandes und in Starkniederschlagsgebieten sowie durch deutliche Verringerung des Waldanteils, u. a. durch Waldschäden schon in den kleinen Einzugsgebieten der Oberläufe, und durch die Veränderung der Baumartenzusammensetzung und damit der hieraus resultierenden Wasserhaltung im Gebiet (Fichtenmonokulturen statt naturnaher, standortgerechter Laubmischwälder).
  • Gewässerausbaumaßnahmen mit Laufverkürzungen und Veränderungen hydraulischer Rahmenbedingungen bereits in den kleinen Zuflüssen sowie in den Hauptgewässern. So führten die Ausbaumaßnahmen der Vergangenheit (z. B. Mäanderdurchstiche sowie Abtrennung und Ausdeichung von Flussbögen) zu maßgeblichen Verkürzungen des Elbelaufes um etwa 55 Kilometer in Tschechien und etwa 60 Kilometer in Deutschland. Dies führte zu erheblicher Sohlerosion, welche negative Wirkungen auf die Form der Hochwasserwelle bei Extremereignissen hat.
  • Flächenversiegelungen und zentrale Niederschlagswasserableitungen in allen Siedlungs­gebieten sowie regelrechte Schadensforcierung durch die Bebauung natürlicher Über­schwemmungsgebiete im gesamten Gebiet.
  • Schrittweise Errichtung einer zusammenhängenden Staustufenkette in der böhmischen Elbe und primär an der unteren Moldau seit der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts mit dem Ziel der Schiffbarmachung. Dies führte zu erheblichen Veränderungen der Wellenlaufzei­ten bei Hochwasserextremereignissen.
  • Deichbaumaßnahmen seit 1160, d. h. schon seit etwa 850 Jahren mit einer erheblichen Einschränkung der natürlichen Retentionsräume und Überflutungsflächen (z. B. Auenver­lust größer 80% an der Mittelelbe). Neben dem reinen räumlichen Verlust hat dies eben­falls deutliche Auswirkungen auf die Wellenlaufzeiten durch Veränderungen der Rauhig­keiten und hydraulischen Bedingungen.