Norbert Busch Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)

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1 Wirkung von Deichbrüchen, von gesteuerten und ungesteuerten Rückhaltungen sowie von geplanten Maßnahmen auf das Hochwasser im Mai/Juni 2013 an der Elbe Norbert Busch Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) 31. März 2014, Schwerin Informationsveranstaltung über abflussverbessernde Maßnahmen im Abflussprofil der Elbe Seite 0

2 Die Bundesanstalt für Gewässerkunde Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz Bundesministerien z.b. BMVBS Auftrag Grundlagen Wissenschaftliche Institution des Bundes -BfG- Kooperation Länder EU International Grundlagen Auftrag Auftrag Wasser- und Schifffahrtsverwaltung Für großräumige Untersuchungen nutzt die BfG ihre mathematischen Modelle auch im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen! Seite 1

3 Untersuchungen im Rahmen des LABEL-Projekts Pegel Dömitz: Elbe-km 504,73 Pegel Boizenburg: Elbe-km 559,46 Seite 2

4 Stauziele der Moldau-Talsperren höchstes Stauziel Absenkziel (gewöhnlicher Stauziel Hochwasser-Rückhalteraum) (Betriebsraum) Seite 3

5 Ergebnisse des LABEL-Projekts Die Unterlieger an der oberen und mittleren Elbe in Deutschland profitieren erheblich von Rückhaltungen in Talsperren der Oberlieger in Tschechien und Thüringen: Scheitelwasserstandsminderungen von mehreren Dezimetern bis zu 1 Meter sind möglich! Näheres dazu im BfG-Bericht 1725 DOI: /BfG-1725-DT URL: Seite 4

6 Ergebnisse Hochwasser 2002 Dresden Theaterplatz Seite 5

7 Ergebnisse Hochwasser 2002 Querprofil Theaterplatz Dresden (Elbe-km 55,7) Scheitelwasserstand HW 2002 (historisch): 940 cm a. P. 940 cm a.p. Theaterplatz Zwinger Seite 6

8 Ergebnisse Hochwasser 2002 Dresden Theaterplatz Seite 7

9 Ergebnisse Hochwasser 2002 Querprofil Theaterplatz Dresden (Elbe-km 55,7) Scheitelwasserstand HW 2002 (historisch): 940 cm a. P. Höhe des Hochwasserschutzes Dresden: 924 cm + 50 cm Freibord = 974 cm a. P. Scheitelwasserstand HW 2002 (modelliert - ohne Maßnahmen): 940 cm + 72 cm = 1012 cm a. P cm a.p. 940 cm a.p. Theaterplatz Zwinger Seite 8

10 Ergebnisse Scheitelreduktionen 2002, 2006 und 2011 Längsschnitt durchschnittliche Wasserstandsreduktion [m] Saale 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 1,07 1,00 0, ,80 0,77 0,60 0,53 0,50 0,43 Schöna Dresden Torgau Wittenberg Aken Barby Tangermünde 0,38 0,31 0,73 0,48 0, Elbe-km Volumen 2002: 169 Mio m³ (162 Mio m³ + 7 Mio m³) Volumen 2006: 518 Mio m³ (441 Mio m³ + 77 Mio m³) Volumen 2011: 328 Mio m³ (192 Mio m³ Mio m³) 0,68 0,37 0,33 0,67 0,37 0,33 0,68 0,68 0,42 Wittenberge 0,41 0,39 0,38 Neu Darchau Seite 9

11 Wirkung der Deichrückverlegung Lenzen 2013 Lage des neuen Deichs im Gebiet der Deichrückverlegung Lenzen ( letzter Abruf ) Einströmen von Wasser in die Aue der DRV Lenzen (BfG, Januar 2013) Seite 10

12 Rahmenbedingungen für die Untersuchungen Organisatorische Rahmenbedingung: Flankierung der Analysen des Berichtes BfG-1797 Nutzung bewährter Kooperationen/Werkzeuge, z.b. aus EU-Projekten ELLA und LABEL verschiedene Anlässe: Beauftragung der BfG durch das Bundesministerium für Umwelt ( ) gegensätzliche Berichterstattung in den Medien (z.b. zu Talsperren) FGG-BfG-Projekt Homogenisierung der langen HQ-Reihen an der Elbe (Laufzeit ) Ad-hoc-Untersuchungen im Juni, Juli & August 2013 Fachliche Rahmenbedingung: Verwendung nicht abschließend geprüfter / vorläufiger Daten (Abflusskurven, ) Detailanalysen von Einzelaspekten noch ausstehend (z.b. Befliegungen, ) Informationslücken durch bestmögliche plausible Annahmen geschlossen! Seite 12

13 Retentionswirkungen Gesteuerte & ungesteuerte Rückhaltungen Gesteuerte Rückhaltungen: Talsperren in Tschechien und Thüringen Havelniederung und dortige Polder Ungesteuerte Rückhaltungen: Deichbrüche Rosenburg & Fischbeck Deichrückverlegung Lenzen Geplante Rückhaltungen: Aktionsplan HW-Schutz/IKSE, Stand 2003 Aktionsplan HW-Schutz/IKSE, Stand 2012 (Endbericht) Bildquelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 13

14 Wirkung der größten Talsperren Effekte der tschechischen Talsperren (am Pegel Schöna) Abfluss Discharge [m³/s] [m³/s] unaffected durch Talsperren unaffected by damsunbeeinflusst by affected durch Talsperren by affected dams by beeinflusst dams measured gemessen measured Pegel Schöna / Elbe: Scheitelreduktion: 468 m³/s Date Datum Date Volumen*: (*Pegel Ustì n.l.) 105 Mio. m³ + Pegel Kaulsdorf / Saale: Scheitelreduktion: ~ 170 m³/s Volumen: 50 Mio. m³ Datenquelle: TLUG Jena (August 2013) Seite 14

15 Scheitelwasserstandsänderung [cm] Theoretische Abminderung Erhöhung durch die Wirkung (Deichbruch, APH 2012/2003 Havelniederung, Talsperren) Wirkung der größten Talsperren an deutschen Elbepegeln Scheitelreduktion durch die thüringischen & tschechischen Talsperren beim HW Dresden 55.6 Torgau Aken Mündung der Saale Elbe-km Tangermünde Wittenberge Neu Darchau Einfluss Talsperren Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 15

16 Wasserstand Water level [m+nhn] Water level [m+nhn] Scheitelwasserstandsänderung [cm] Theoretische Abminderung Erhöhung durch die Wirkung (Deichbruch, APH 2012/2003 Havelniederung, Talsperren) Wirkung der großen Deichbrüche an deutschen Elbepegeln Rosenburg (Saale) & Fischbeck (Elbe) :00 Dresden 55.6 Torgau Aken Rosenburg (Saale) ca. 36 Mio. m³ :00 00:00 00:00 Barby Barby - simulation - Simulation simulation with mit with dyke Deichbrüchen dyke breaks breaks Barby Barby - simulation - Simulation simulation without ohne without dyke Deichbruch dyke break break 00:00 00:00 Date Datum Date 00:00 00:00 00:00 00:00 Elbe-km Tangermünde Fischbeck (Elbe) ca. 207 Mio. m³ Wittenberge Neu Darchau Einfluss Talsperren Einfluss Deichbrüche Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 16

17 Scheitelwasserstandsänderung [cm] Theoretische Abminderung Erhöhung durch die Wirkung (Deichbruch, APH 2012/2003 Havelniederung, Talsperren) Wirkung der Flutung der Havelniederung an deutschen Elbepegeln Ursprüngliche Planung des Flutungsvorgangs Dresden 55.6 Torgau Aken Elbe-km Tangermünde Wittenberge Gespeichertes Volumen in der Havelniederung: ca. 92 Mio. m³ Neu Darchau Einfluss Talsperren Einfluss Havelniederung Einfluss Deichbrüche Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 17

18 Scheitelwasserstandsänderung [cm] Theoretische Abminderung Erhöhung durch die Wirkung (Deichbruch, APH 2012/2003 Havelniederung, Talsperren) Überlagerung verschiedener Wirkungen an deutschen Elbepegeln (a) Deichbrüche & Havelpolder / (b) Deichbrüche, Havelpolder & Talsperren Dresden 55.6 Torgau Aken Elbe-km Tangermünde Wittenberge Neu Darchau Einfluss Deichbrüche und Havelniederung und Talsperren Einfluss Deichbrüche und Havelniederung Einfluss Talsperren Einfluss Havelniederung Einfluss Deichbrüche Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 18

19 Scheitelwasserstandsänderung [cm] Theoretische Abminderung Erhöhung durch die Wirkung (Deichbruch, APH 2012/2003 Havelniederung, Talsperren) Theoretisch mögliche Wirkungen an deutschen Elbepegeln bei Umsetzung des APH/IKSE 2003 bzw. des APH/IKSE Dresden 55.6 Torgau Poldervolumen APH / IKSE: Volumen 2012: 127 Mio. m³ Volumen 2003: 177 Mio. m³ Aken Elbe-km Tangermünde Wittenberge Neu Darchau Einfluss Deichbrüche und Havelniederung und Talsperren Einfluss Deichbrüche und Havelniederung Einfluss Talsperren Einfluss Havelniederung Einfluss Deichbrüche Einfluss nicht umgesetzte Maßnahmen APH 2012 Ohne Havelniederung Einfluss nicht umgesetzte Maßnahmen APH 2003 Ohne Havelniederung Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde (2013) Seite 19

20 Zusammenfassung Tabellarische Darstellung der Ergebnisse relevant für die Alarm- und Meldestufen folgender Bundesländer: ohne Wirkung der Deichbrüche in Klein Rosenburg und Fischbeck ohne Wirkung der Flutung der Havelniederung ohne gemeinschaftliche Wirkung der Deichbrüche (A) und der Flutung der Havelniederung (B) ohne Wirkung der Talsperren in Thüringen und Tschechien ohne gemeinschaftliche Wirkung der Deichbrüche (A), der Flutung der Havelniederung (B) und der Talsperren in Tschechien und Thüringen (D) Mögliche Wirkungen der im APH 2012 geplanten und nicht umgesetzen Maßnahmen Mögliche Wirkungen der im APH 2003 geplanten und nicht umgesetzen Maßnahmen Messwerte (Scheitel) Erhöhung der gemessenen Scheitelwasserstände des Hochwassers 2013 ohne Wirkung folgender Effekte: Theoretische Reduktion durch den APH 2012 bzw A B C D E F G Pegel HQ 2013 HW 2013 [m³/s] [cm am Pegel] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] Schöna SN 3830 (1) 1065 (1) Dresden SN, ST 3936 (1) 878 (1) Torgau SN, ST, BB 4042 (1) 923 (1) Wittenberg ST 4116 (1) 691 (1) Aken ST 5110 (2) 791 (1) Barby ST >> 5000 (3) 762 (1) Magdeburg-Str (1) 747 (1) Tangermünde ST 5300 (2) 838 (1) Wittenberge BB, ST 4250 (1) 785 (1) Neu Darchau (1) 791 (1) Hohnstorf SH k.a. 955 (3) Datenquellen: (1) WSA Magdeburg, (2) Angaben der BfG auf Basis von extrapolierten Abflusskurven und w eitere Annahmen, Juli (3) BfG-Bericht 1797, August Seite 20

21 Ergänzende Untersuchung Wirkung der Deichrückverlegung Lenzen (2D-Modell Untere Mittelelbe) Schlitz 6 Fließgeschwindigkeits -vektoren bei HQ 100 (stationär) neuer Deich alter Deich Schlitz km neue Deichlinie (bis zu 1,3 km tiefer im Landesinneren) 4.2 km² neue Überschwemmungsfläche 6 Schlitze im Altdeich fertiggestellt 2009 Seite 21

22 Ergänzende Untersuchung Wirkung der Deichrückverlegung Lenzen (2D-Modell Untere Mittelelbe) Differenz [m] Pegel Wittenberge. Pegel Schnackenburg. Pegel Lenzen. 0,1 0-0,1 Einfluss DRV Lenzen bei HW2013 (stationäre Modellierung) Q = 4250 m³/s -0,2-0,3-0,4-0,5-0, Elbe-km Differenz: mit -- ohne DRV Lenzen Differenz: mit -- ohne DRV Lenzen Differenz: DRV Lenzen (Schlitz 6) -- ohne DRV Lenzen Seite 22

23 Zusammenfassung Ohne die eingetretenen Rückhaltungen (TS, HP, DB) wären die beobachteten Scheitelwasserstände der deutschen Elbe um cm überschritten worden. Die überlagerte Wirkung der Deichbrüche und der Flutung der Havelniederung hat die höchsten Wasserstände an der unteren Mittelelbe signifikant um cm abgesenkt. Ohne die Flutung der Havelniederung/-polder wären die gemessenen Wasserstände um ca. 20 cm höher gewesen. Ohne die beiden großen Deichbrüche wären beim tatsächlichen Verlauf des HW 2013 nur unwesentlich höhere Scheitelwasserstände eingetreten. Der alleinige Betrieb der Talsperren in Tschechien und Thüringen hätte entlang der deutschen Elbe zu Wasserstandsabsenkungen von cm geführt. Wären über die heute bereits realisierten Maßnahmen hinaus alle nach APH/IKSE geplanten Rückhalteräume einsatzbereit gewesen, hätten diese eine zusätzliche regionale Wirkung an der mittleren Elbe in der Größenordnung von etwa cm Wasserstandsabsenkung entfalten können. Um den Effekt verschiedener Kombinationen und weiterer Deichbrüche genauer erfassen zu können, sind weitere Untersuchungen und Berechnungen notwendig. Seite 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Norbert Busch BfG, Referat M2 Telefon: 0261/ Die vorgestellten Untersuchungen wurden in gemeinschaftlicher Arbeit durchgeführt von*: Stefanie Ackermann (BfG), Pavel Balvín (Masaryk Water Research Inst.), Norbert Busch (BfG), Matthias Hammer (BfG), Marcus Hatz (BfG), Jakub Krejčí (Aqualogic Comp.), Dennis Meißner (BfG), Markus Promny (BfG), Silke Rademacher (BfG), Wolfgang Stürmer (BfG) * Nennung in alphabetischer Reihenfolge Seite 24