Hochwasser

Hochwasser wird der Zustand bei Gewässern genannt, bei dem der Wasserstand deutlich über dem Pegelstand des Mittelwassers liegt. Gegenstück ist das Niedrigwasser. Bei den Begriffen ist zwischen Meeren und Fließgewässern zu unterscheiden: In Meeren und Gewässern mit merklichen Gezeiten (Tiden) bezeichnet Hochwasser den periodischen Eintritt des höchsten Wasserstands nach Eintreten der Flut und vor dem Übergang zur Ebbe. Hoch- und Niedrigwasser wechseln sich durchschnittlich alle 6–6½ Stunden ab, verursacht durch die Gravitation der Sonne und vor allem des Mondes. Besonders hohe Tiden bei Voll- und Neumond heißen Springhochwasser (vulgo Springflut). Normale Hochwasser können durch Wind (Driftstrom) zu einer Sturmflut verstärkt werden, die an einer Flachküste kilometerweit ins Landesinnere vordringen kann. Bei Gewässern ohne merkliche Gezeiten kann es so zu reinen Sturmhochwassern kommen.

In Flüssen und kleineren Fließgewässern spricht man von Hochwasser, wenn der Wasserstand für längere Zeit (mehrere Tage) das Normalmaß deutlich übersteigt. Sie haben meist – je nach Art des Einzugsgebietes – eine jahreszeitliche Häufung, etwa bei der Schneeschmelze oder nach sommerlichen Starkregen. Bei starkem Hochwasser muss zunächst die Flussschifffahrt eingestellt werden, bei weiterem Ansteigen kann es zu Überschwemmungen kommen. Anschwellende Wildbäche können Brücken mitreißen und Muren oder Erdrutsche auslösen.

Allgemeines

Grundsätzlich sind Hochwasser Bestandteile des natürlichen Geschehens. Zur Katastrophe (Flutkatastrophe) werden sie, wenn menschliche Werte betroffen sind. Man kann unterscheiden zwischen regelmäßig wiederkehrenden Hochwassern, ausgelöst etwa durch Gezeiten oder Schneeschmelze (Frühjahrshochwasser), und unregelmäßigen oder einmaligen Ereignissen wie Tsunamis, Sturmfluten und sogenannte „Jahrhundertfluten“ (als solche wurde das Elbehochwasser 2002 sowie das Hochwasser in Zentraleuropa 2013 bezeichnet;<ref>Hartmann, T. & Juepner, R. (2014). Editorial: The flood risk management plan between spatial planning and water engineering. Journal of Flood Risk Management. doi: 10.1111/jfr3.12101</ref> inzwischen gab es einige weitere Hochwasser, die diese Bezeichnung relativieren).

Der Beitrag der globalen Erwärmung zum Hochwassergeschehen ist nicht klar zu benennen und von den örtlichen Verhältnissen abhängig (Steigerung von Extremereignissen, Verschiebung von Schnee zum Regen etc.). Für manche Regionen prognostiziert man eine Steigerung des Jahresniederschlages, für andere eine Verminderung oder eine andere Verteilung. Dennoch geht das IPCC davon aus, dass Hochwasserrisiken künftig zunehmen werden.<ref>IPCC. (2014). Climate Change. Impacts, Adaptation, & Vulnerability: WGII AR5. Retrieved: www.ipcc.ch.</ref>

Länder mit geringen Reliefhöhen wie die Niederlande, Deutschland (vor allem im Norden) und Dänemark versuchen, sich durch massive Deichbaumaßnahmen und Sperrwerke (zum Beispiel das Emssperrwerk bei Emden) vor Meereshochwasser zu schützen. Wird kein intensiver Hochwasserschutz betrieben, kann es wie in Bangladesch am Mündungsdelta des Ganges häufiger zu Katastrophen mit vielen tausend Toten kommen.

Hochwassersituationen entstehen auch im Landinneren durch das Anschwellen der Flüsse und Seen sowie durch die Gefahren des Wildbaches. Ebenso können durch Eisstau oder Windeinstau (zum Beispiel Hamburger Sturmflut) Hochwasser entstehen.

Die Hochwasser(scheitel) eines Flusses und eines Nebenflusses können zusammenwirken. Beispiel: Wenn in Koblenz eine Mosel- und eine Rhein-Hochwasserwelle zeitnah zusammentreffen, erhöht sich ab da das Rheinhochwasser. Beim Rheinhochwasser Ende 1993 wirkten Fluten aus Neckar, Main, Nahe und Mosel zusammen.

Hochwasserrisiko

Im Zuge der fortschreitenden Landnutzung wuchsen auch die genutzten Flächen, die Hochwassergefahren ausgesetzt sind. Mancherorts konnte bzw. kann dies durch baulichen Hochwasserschutz kompensiert werden. Heute sind im Vergleich zu früheren Jahrhunderten Überflutungen viel seltener. Ihre Auswirkungen werden oft als katastrophal empfunden; auch liefern Hochwasser „telegene“ und „fotogene“ Bilder.

Zudem können die menschliche Flächennutzung (Flächenversiegelung) und der nicht sachgerechte Ausbau von Gewässern (lineare Regulierung, Verminderung der Retentionsräume) verschärfend auf Hochwasserstände wirken. Ein üblicher, sorgfältig geplanter Ausbau von Gewässern sorgt aber für niedrigere Hochwasserstände (Erweiterung des Abflussquerschnitts, siehe Maßnahmen zum Hochwasserschutz unten). Außerdem können bestehende Regulierungen durch mangelnde Instandhaltung (zum Beispiel wegen Bewuchs, Anlandungen) ihre Leistung verlieren, wenn sich dadurch der Abflussquerschnitt verringert. Signifikante Änderungen des Abflussgeschehens durch Bodenversiegelung sind allenfalls in kleinen Einzugsgebieten zu erwarten.<ref>spiegel.de 6. Juni 2013: Ursachen und Prognosen: Zehn Fakten zur Flut.</ref><ref>cedim.de (PDF; 4,1 MB) Juni-Hochwasser 2013 in Mitteleuropa - Fokus Deutschland. Stand 3. Juni 2013 (7 S.).</ref>

Das Hochwasserrisiko lässt sich durch vier Komponenten/Faktoren beschreiben:

• (Stark-)Regenfälle in der historischen Vergangenheit und deren Dauer,
• Geomorphologie des betroffenen Regengebiets,
• die Verwundbarkeit, das heißt die Empfindlichkeit der betroffenen Einrichtung oder Nutzung gegenüber Überflutungen und
• das Ausmaß und die Häufigkeit der Überflutung.

Im Krieg

In Kriegs<b/>situationen kann eine vorsätzliche Überflutung als Angriffs- oder als Verteidigungswaffe gegen Angreifer eingesetzt werden. Unter anderem hat den Niederlanden diese Strategie oft Erfolg gegen Angreifer gebracht. Siehe: Achtzigjähriger Krieg, Alkmaar, Inundierung. 1943 zerstörte die britische Luftwaffe einige deutsche Talsperren. Weitere Angriffe auf Staumauern gab es an der Dnjeprostroj- und der Supung-Talsperre. 1945 öffneten Soldaten der Wehrmacht die Rurtalsperre; am 10. Februar 1945 sprengten sie die Verschlüsse des Kermeterstollens am Kraftwerk Heimbach, worauf die Talsperre bis zum Niveau des Kermeterstollens leer lief.<ref>Kermeterstollen 1945. Abgerufen am 29. September 2012. </ref> Sie sprengten auch die Verschlüsse der Grundablassstollen der Staumauer Schwammenauel (Rursee). Beides zusammen erzeugte flussabwärts ein wochenlanges Hochwasser, das die Flussaue verschlammte und den Westalliierten den Vormarsch erschweren sollte. Die Rur wurde von einem kleinen Flüsschen zum reißenden Gewässer; dies verzögerte den Beginn der Operation Grenade (Übersetzen der 9. US-Armee über die Rur).

Ab dem 2. Dezember 1944 sprengte die Wehrmacht am Niederrhein Deiche, um die vorrückenden Westalliierten am Übersetzen zu hindern.<ref>http://hochwasserplattform.de Seite 33 - 44 (PDF; 9,0 MB).</ref> Auch die Operation Veritable (8. - 21. Februar 1945) geriet dadurch ins Stocken, zumal der Winter 1944/45 sehr kalt war.

Dithmarschen im Mittelalter: Im Februar des Jahres 1500 besiegten die Dithmarscher unter Wulf Isebrand in der Schlacht bei Hemmingstedt ein dänisch-schleswig-holsteinisches Heer unter König Johann. Die anrückende dänische Streitmacht bestand vor allem aus einer im Marschenkrieg spezialisierten Infanterietruppe, der aus Landsknechten zusammengesetzten Schwarzen Garde, sowie einigen adligen Reitereinheiten, war aber schlecht geführt. Die Bauern konnten dieses Heer überraschend vernichten. Sie vermieden zunächst eine offene Schlacht, öffneten im Marschland die Deiche und ließen das anrückende Heer auf dem engen Damm der Straße von Meldorf nach Heide an der Dusenddüwelswarft in der Nähe von Hemmingstedt in eine nasse Falle tappen.

Qualifikation von Hochwassern

Hochwasser werden zumeist mit einer statistischen Bewertung versehen. Grundlage sind langjährige Messreihen an Pegeln. Aus diesen werden die Jahreshöchstwerte ausgewählt und Überschreitungswahrscheinlichkeiten ermittelt. Deren Kehrwert ist die Jährlichkeit. Diese Jährlichkeiten bezeichnen das statistische Wiederkehrintervall.

An Fließgewässern ist ein einzelner Pegel wenig aussagekräftig für allgemeine Verhältnisse (er hängt von der örtlichen Gestalt des Gewässerbetts ab), daher errechnet man hier die Durchflussmenge am Pegel, die über den ganzen Flussabschnitt weitgehend gleich ist und über das jeweilige Flusssystem aufsummiert werden kann.

Diese Durchflussmenge (bzw. Abflussmenge unterhalb einer Pegelstelle) bezeichnet man in der Hydrografie mit „Q“ (aus lat. quantitas, Menge), den Wasserstand mit „W“, Hochwasser mit „H“, daher hat sich für Abflusskenngrößen und damit für die Bezeichnung der Hochwasser selbst die Notation „HQ“ bzw. an Seen und Küsten „HW“ eingebürgert. „HQ100“ oder „HW100“ (auch HQ₁₀₀ notiert) beispielsweise bezeichnet ein statistisch gesehen alle 100 Jahre auftretendes Hochwasserereignis, ein so genanntes Jahrhunderthochwasser.

Die typischen Referenzwerte an Flüssen sind:

• Mittlerer Hochwasserabfluss (MHQ): Das arithmetische Mittel aus den höchsten Abflüssen (HQ) gleichartiger Zeitabschnitte für die Jahre des Betrachtungszeitraums. Der Zeitabschnitt und der Betrachtungszeitraum der Angabe ist im Zweifelsfalle hinzuzufügen, so ist zum Beispiel „HQ 1971/1980“ der niedrigste Abfluss aus den Jahren 1971 bis 1980, „SoHQ 1971/1980“ das höchste in den Sommern 1971 bis 1980, „JulHQ 1971/1980“ der höchste in den Julimonaten der Jahre 1971 bis 1980 aufgetretene Abfluss.
• Höchster jemals gemessener Hochwasserabfluss (HHQ, „Höchstes jemals gemessenes Hochwasser“): Historisch belegtes Höchsthochwasser
• Rechnerisch höchster Hochwasserabfluss (RHHQ): Die wasserbauliche Berechnungsgröße des Höchsthochwassers

Dabei verdrängen zunehmend Werte aus der Modellierung („Niederschlags-Abfluss-“, „NA-Modelle“) die gemessenen Werte, da man im Kontext der Klimaerwärmung nicht mehr sicher ist, inwieweit die bekannten – und vergleichsweise kurzen – Messintervalle aussagekräftig sind, und die Modelle gut angepasst werden können.

Älter ist eine phänomenologische Klassifizierung anhand der Ausmaße der jeweiligen Auswirkung wie Ausuferungen, Überströmen von Sperrwerken oder Ausmaß der Überflutungen. Diese Hochwasserwarnstufen sind heute meist an die Abflusskenngrößen gekoppelt (ähnlich der Beaufort-Skala für Windstärken, die nach Windgeschwindigkeiten eingeteilt ist):

• das deutsche länderübergreifende Portal hochwasserzentralen.de beispielsweise verwendet ein vierstufiges System, das den Warnstufen der einzelnen Länder entspricht, in den Grenzen HQ2, HQ10, HQ20, HQ100:<ref>hochwasserzentralen.de: Hinweise zum Internetangebot, Länderübergreifendes Hochwasserportal, abgerufen 3. Aug. 2014.</ref>
• „Kleines Hochwasser → Mittleres Hochwasser → Großes Hochwasser → Sehr großes Hochwasser“
• dabei werden die Binnenhochwasser- und die Sturmflutwarnungen zunehmend korreliert
• in Österreich sind aktuelle Daten allgemein auf die Periode 1981–2010 hydrologisches Jahr (30-jähriges Mittel) bezogen. Üblich ist:<ref>vergl. etwa ktn.gv.at: Aktuelle Abflusssituation an Kärntens Flüssen, Hydrographischer Dienst - Kärnten; vorarlberg.at: Abflussmessstationen in Vorarlberg, Vorarlberg, beide jeweils Legende, abgerufen 3. Aug. 2014.</ref>
  • „Extremes Hochwasser“ / extrem selten: HQ100–RHHQ (100-jährliches bis rechnerisch höchstes Hochwasser)
  • „Sehr großes Hochwasser“ / sehr selten: HQ30–HQ100 (30- bis 100-jährliches Hochwasser)
  • „Großes Hochwasser“ / selten: HQ10–HQ30 (10- bis 30-jährliches Hochwasser)
  • „Mittleres Hochwasser“ / selten-häufig: HQ5–HQ10 (5- bis 10-jährliches Hochwasser)
  • „Kleines Hochwasser“ / häufig: HQ1–HQ5 (1- bis 5-jährliches Hochwasser)
  • „Erhöhtes Mittelwasser“ (Erhöhte Wasserführung) / sehr häufig: MQ–HQ1 (Mittel- bis 1-jährliches Hochwasser)
• Verbreiteter sind heute aber die Hochwasserwarnstufen (Abflusskategorien) 1–3, in den Grenzen >HQ1, >HQ10 und >HQ30, wie das etwa der hydrographische Dienst des Bundes, eHYD, verwendet (Stufe 1 entspricht also kleinen und mittleren Hochwassern).<ref>ehyd.gv.at: Aktuelle Pegeldaten österreichischer Gewässer, Informationsblatt zum Dienst eHYD: Pegel Aktuell, Lebensministerium, Abschnitt Die Abflusskategorien: Hochwasser, S. 2 f (pdf, abgerufen 3. Aug. 2014); Burgenland verwendet wegen der landesübergreifenden Arbeit der Österreichisch-Ungarischen Gewässerkommission.</ref>
• die Schweiz verwendet das BAFU, ein Gefahrenstufen-System:
  • für Flüsse in den Grenzen HQ2, HQ10, HQ30, HQ100
  • für die Seen das Verhältnis „Sommerkote“ (SK) zu Hochwassergrenze (HWG) in den Grenzen SK+¹⁄₃, SK+²⁄₃, HWG und HWG+25 cm<ref>hydrodaten.admin.ch: Die 5 Gefahrenstufen für Hochwasser, Bundesamt für Umwelt, abgerufen 3. Aug. 2014</ref>

Eine Bezeichnung „mittleres Hochwasser“ für eine der Stufen ist dort unüblich.

Hochwasserschutz

Maßnahmen zum Hochwasserschutz können folgende Aspekte umfassen:

• Anpassung der Nutzung an die Hochwassergefährdung (Absiedelung, Änderung der landwirtschaftlichen Nutzung, sichere und schadensarme Gestaltung von Bauwerken)
• Schutz vor dem Hochwasser durch
  • Rückhalt des Niederschlagswassers in der Fläche, oder durch Regenrückhaltebecken
  • Buhnenbauwerke, Wiederherstellung der natürlichen Flussgeometrie (eine große Uferlänge durch viele Bögen)
  • Schutz betroffener Gebiete oder Objekte durch Deiche (in Österreich auch als Hochwasserschutzdämme bezeichnet)
  • Erhöhung der Abfuhrkapazität der Gewässer durch Querschnittserweiterung und Flutmulden
• Rechtzeitige Warnungen und Alarmierung durch automatische Pegelmessstationen und Hochwasserwarndienste

Zwischen den einzelnen Maßnahmen bestehen Abhängigkeiten. Zum Beispiel können Regulierungen und Deichbaumaßnahmen zu einer Verschärfung der Hochwassergefahr für Unterlieger oder Anrainer führen. Die Errichtung von Hochwasserrückhaltebecken (Retentionsbecken) verringert das Risiko einer häufigen Überflutung zu Lasten eines seltenen, aber katastrophalen Dammbruchs durch ein Totalversagen des Rückhaltebeckens.

Eine umfassende Strategie zur Verminderung der Folgen eines Hochwassers gibt das Hochwassermanagement.

Staatliche Schutzmaßnahmen in einzelnen Ländern

Bei allen Hochwasserschutzmaßnahmen ist zu beachten, dass stets ein Restrisiko besteht (Anlageversagen, Überschreitung des Bemessungshochwassers).

Deutschland

Ein gesetzlich festgeschriebenes Schutzniveau gibt es nicht auf Bundesebene. Das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) definiert seit 2010 erstmals<ref>Hartmann, T. & Albrecht, J. (2014). From flood protection to flood risk management: condition-based and performance-based regulations in German water law . Journal of Environmental Law, 26(2), 243-268. doi: 10.1093/jel/equ015</ref> Hochwasser als: „eine zeitlich beschränkte Überschwemmung von normalerweise nicht mit Wasser bedecktem Land“ (§ 72 WHG) durch oberirdische Gewässer (Flüsse, Seen, Meer). Überschwemmungen aus Abwasseranlagen sind in Deutschland ausdrücklich nicht als Hochwasser definiert.

Seit 2009 haben mittlerweile sieben Bundesländer Informationskampagnen für mehr Naturgefahrenschutz ins Leben gerufen. Sie setzen auf freiwillige Vorsorge der Bürgerinnen und Bürger.<ref>Informationskampagnen einzelner Bundesländer: Naturgefahren erkennen und handeln</ref>

Österreich

In Österreich werden folgende Schutzziele angestrebt:

HQ₃₀ Untergeordnete Objekte

HQ₁₀₀ Standardschutz

HQ₁₅₀ Ausbaugrad Wildbach

Darüber hinausgehende Schutzgrade werden bei besonderer Schutzerfordernis (zum Beispiel für die Stadt Wien) angestrebt.

Niederlande

In den Niederlanden werden differenzierte Schutzniveaus hantiert. Während in einigen Teilen des Landes ein Schutzniveau gegen ein HQ 1.250 besteht, wird zum Beispiel ein Großteil der Randstad gegen ein Ereignis, das statistisch einmal in 10.000 Jahren vorkommt, geschützt. Während Rijkswaterstaat für nationalen Hochwasserschutz (d. h. für große Wasserstraßen sowie Küstenschutz) zuständig ist, werden die regionalen Schutzziele von den 26 Waterschappen (ähnlich den Wasserverbänden in NRW) verfolgt (siehe auch Hartmann, T. & Spit, T.J.M. (2012). Managing riverside property: Spatial water management in Germany from a Dutch perspective. In T. Hartmann & B. Needham (Eds.), Planning by law and property rights reconsidered (pp. 97-116). Farnham, Surrey: Ashgate).

USA

In den USA wurde der Hochwasserschutz vom dafür zuständigen US Army Corps of Engineers auf das Niveau eines 230-jährlichen Hochwassers festgelegt. Dieses Niveau ist auch gewährleistet, jedoch hat die Überflutung von New Orleans zu der Erkenntnis geführt, dass dieses Schutzniveau nicht ausreicht.

Organisation des Hochwasserschutzes

Deutschland

Um die mit dem Hochwasser verbundenen Gefahren sowohl an den deutschen Küsten als auch an den Flüssen einzuschätzen, haben die Bundesländer ein Hochwasserportal<ref>Länderübergreifendes Hochwasserportal hochwasserzentralen.de Abgerufen am 7. Juni 2013.</ref> im Internet eingerichtet. Regional und lokal gibt es unterschiedliche Warn- und Alarmstufen. Die Meldesysteme arbeiten meist computergestützt und sind in der Lage, Hochwasservorhersagen oder -abschätzungen für mehrere Stunden im Voraus zu liefern. Durch kurzfristige Wetteränderungen sind längerfristige Vorhersagen mit Fehlern behaftet.

Der Katastrophenschutz fällt in die Zuständigkeit der jeweiligen Innenbehörden, die für Rettungsmaßnahmen auf die Feuerwehren, das THW, die Bundeswehr u. a. zurückgreifen. In Deutschland arbeiten derzeit diverse Wasserrettungsorganisationen wie die DLRG und die Wasserwacht.

Österreich

Die unmittelbare Hilfe und Abwehr im Hochwasserfall erfolgt durch die örtliche Feuerwehr. Langfristigere Hilfe erfolgt durch den Katastrophenhilfsdienst der Feuerwehr und Assistenzeinsätze des Bundesheeres.

Auch hier ist das meist benutzte Hilfsmittel beim Hochwasserschutz der Sandsack.

Die Errichtung, Erhaltung und Betrieb von Hochwasserschutzmaßnahmen erfolgt durch die individuell Betroffenen, Wassergenossenschaften, Kommunen und Wasserverbände.

Siehe auch

• Liste von Hochwasser-Ereignissen
• Liste nationaler und internationaler hydrographischer und Hochwasserdienste – mit Links auf Wasserstandswerte weltweit

Weblinks

• Portal der Hochwasserzentralen in Deutschland
• Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) Koblenz
• Natural Hazard Overview & Risk Assessment Austria
• Schweizerisches Bundesamt für Wasser und Geologie (BWG)
• Hochwasser und Hochwasserschutz
• Linkkatalog zum Thema Hochwasser bei DMOZ
• HochwasserKompetenzCentrum (HKC)
• Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA)

Einzelnachweise

<references/>