Land unter war gestern?!

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1 Land unter war gestern?! Hochwasserrisikomanagement im Elbe-Einzugsgebiet Das Winterhochwasser an der Elbe im Januar 2011 hat sowohl der betroffenen Bevölkerung als auch den Fachleuten aus Wasserwirtschaft und Politik (nach den Hochwasserereignissen 2002 und 2006) zum dritten Mal innerhalb eines Jahrzehnts die Bedeutung eines funktionierenden Hochwasserrisikomanagements vor Augen geführt. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), welche als Bundesoberbehörde für alle deutschen Bundeswasserstraßen zuständig ist, beteiligt sich deshalb seit 2004 an EU-Projekten, die ihren Fokus auf Fragen des Hochwasserschutzes an der Elbe legen. So auch im aktuellen Projekt LABEL Anpassung an das Hochwasserrisiko im Elbe-Einzugsgebiet ( ), in dem die BfG mit mehreren angewandten Themen aus Forschung und Praxis eine Schnittstellenfunktion im Hochwasserrisikomanagement zwischen Bund, Bundesländern und europäischen Partnern ausfüllt. Von Marcus Hatz und Norbert Busch, Koblenz Das Einzugsgebiet der Elbe D ie Elbe ist mit einer Länge von 1094 km und einem oberirdischen Einzugsgebiet von km² das viertgrößte Flussgebiet Mitteleuropas. Es erstreckt sich über vier europäische Staaten, wobei auf Tschechien (33,6%) und Deutschland (65,4%) die größten Flächenanteile (vgl. Abb. 1) des Einzugsgebiets entfallen (IKSE 2005). Für viele Regionen und Städte im Einzugsgebiet waren und sind die Elbe und ihre Nebenflüsse wichtige Motoren für die wirtschaftliche Entwicklung. Zahlreiche Talsperren an Moldau, Eger oder Saale sichern die Versorgung mit Trinkwasser und Elektrizität; die Wasserstraße Elbe stellt Nutzungspotentiale für die Transportwirtschaft bereit, und der Tourismus profitiert von einer reizvollen Mischung aus kulturellen Hotspots mit naturnahen Auenlandschaften. Die extremen Hochwasser der Jahre 2002 und 2006, welche durch außergewöhnliche meteorologische Abb. 1: Das Einzugsgebiet der Elbe mit den größten tschechischen Zuflüssen Moldau und Eger. Für den deutschen Teil des Einzugsgebiets sind die Nebenflüsse Saale und Havel dargestellt. Ebenfalls dargestellt (als Quadrate) sind die wichtigsten Talsperren, die sich zumeist an den Oberläufen der Nebenflüsse befinden. FORUM GEOÖKOL. 23 (1),

2 Bedingungen im Einzugsgebiet hervorgerufen wurden, haben gezeigt, dass die beschriebene positive Entwicklung jederzeit durch Hochwasser gefährdet werden kann; insbesondere deshalb, weil in den letzten 150 Jahren in der Flussaue über 85% der natürlichen Überschwemmungsgebiete verloren gegangen sind (WWF 2007), die Schadenspotentiale sich jedoch gerade dort durch den Ausbau und die Verdichtung der Infrastruktur erhöht haben. Das Hochwasserrisiko ist somit gestiegen. Anpassung an das Hochwasserrisiko Im Elbegebiet hat man sich dieser Problematik angenommen. Zusätzlich zur Arbeit der permanenten, deutschen (Flussgebietsgemeinschaft Elbe) und internationalen Gremien (Internationale Kommission zum Schutz der Elbe) und Arbeitsgruppen an der Elbe formierte sich schon schnell nach dem sogenannten Jahrhunderthochwasser vom August 2002 (vgl. u.a. BfG 2002, IKSE 2004) eine weitere Initiative, die erkannte, dass ein nachhaltiges Hochwasserrisikomanagement nicht allein durch die Wasserwirtschaft, sondern nur im Verbund mit der Raumordnung realisiert werden kann. Gefördert wird diese Initiative durch das EU- Programm INTERREG B, welches die Zusammenarbeit zwischen Städten, Regionen und Mitgliedstaaten der Europäischen Union unterstützt, um dafür zu sorgen, dass nationale Grenzen kein Hindernis für eine ausgewogene Entwicklung des europäischen Raums darstellen (BBR 2009). Mit dieser Unterstützung konnten staatenübergreifend, unter Beteiligung von nationalen, lokalen und regionalen Behörden aus Deutschland, Tschechien und anderen Partnerländern, die beiden EU-Projekte ELLA Vorsorgende Hochwasserschutzmaßnahmen durch transnationale Raumordnung ( ) und LABEL Anpassung an das Hochwasserrisiko im Elbe- Einzugsgebiet ( ) erfolgreich durchgeführt werden (SMI 2006, Grafe et al. 2010). In beiden Projekten war bzw. ist die BfG aktiver Projektpartner und konnte als angewandt forschende Abb. 2: Vergleich der gemessenen Scheitelwasserspiegellagen (Fixierungen) der Hochwasser 2002, 2006 und 2011 mit den modellierten Wasserständen für ein 100- jährliches (HQ100), ein 50-jährliches (HQ50) und ein 20-jährliches (HQ20) Hochwasserereignis. Die Reihenfolge der Legende (von links nach rechts) entspricht den Wasserspiegellagen von der höchsten bis zur niedrigsten. Bundesoberbehörde eine Schnittstellenfunktion zu den beteiligten Landesbehörden und europäischen Projektpartnern ausfüllen. In Zusammenarbeit mit diesen Partnern wurde von der BfG einer der Schwerpunkte in LABEL auf großräumige, modellgestützte Untersuchungen zum Hochwasserablauf der Elbe und bedeutender Nebenflüsse gelegt. Aufbauend auf den von der BfG im ELLA-Projekt durchgeführten Analysen zur Wirkung von geplanten Poldern und Deichrückverlegungen in Sachsen und Sachsen- Anhalt (BfG 2006), war es das Ziel, die folgenden Fragen des staatenbzw. länderübergreifenden Hochwasserrisikomanagements an der Elbe zu klären: Welche Auswirkungen haben die tschechischen Talsperren an Moldau und Eger auf den Verlauf und die Hochwasserscheitel von Elbehochwassern in Tschechien, und wie weit wirken diese Einflüsse auf der deutschen Elbestrecke? (Teilprojekt 1) Wie groß sind die Retentionseffekte des Poldersystems an der Unteren Havel in Brandenburg und Sachsen-Anhalt, welches geflutet werden kann, um die Mittelelbe unterhalb der Havelmündung bei extremen Hochwässern zu entlasten? (Teilprojekt 2) Immer wieder rückte bei der Bearbeitung dieser Fragestellungen auch das Elbehochwasser vom Januar 2011 in den Vordergrund, da dieses nicht nur zur Mitte der Projektlaufzeit auftrat und so den aktuellen Bezug zu den Arbeiten im LABEL- Projekt ermöglichte, sondern auch, weil es an der unteren Mittelelbe nochmals höhere Wasserstände erzeugte, als dies bei den beiden bedeutenden Hochwassern der Jahre 2002 und 2006 der Fall gewesen war (Abb. 2). 42 FORUM GEOÖKOL. 23 (1), 2012

3 Teilprojekt 1 Sowohl im Einzugsgebiet der Saale in Thüringen als auch in den Einzugsgebieten von Moldau und Eger in Tschechien existiert eine große Anzahl an Talsperren, die während der bedeutenden Elbehochwasser der Jahre 2002 und 2006 durch ihr Wasserrückhaltevermögen eine wichtige Rolle für den Hochwasserablauf spielten. So wurde in IKSE (2009) nachgewiesen, dass durch die Vorentleerung der Talsperren an der Moldau im Winter 2005/2006 ein bedeutender Teil der Hochwasserwelle des Hochwassers vom Frühjahr 2006 zurückgehalten werden konnte. Erstmals innerhalb eines transnationalen Projektes untersuchte die BfG in Zusammenarbeit mit den tschechischen Partnerinstituten Masaryk Water Research Institute und Aqua- Logic Consulting diese positiven Effekte nun auch für die Elbe in Deutschland. Bisher wurde davon ausgegangen, dass die Wirkungen tschechischer Talsperren, deren Einsatz an den dortigen Hochwasserverlauf angepasst ist, sich nur bis in den Raum Dresden (IKSE 2009) positiv bemerkbar machen. Anwendung fand ein deutschtschechisches Modellsystem, in dem das 1D- Fließgewässermodell der BfG für die frei fließende deutsche Elbe bis Geesthacht (Software: SOBEK) mit einem 1D-Fließgewässermodell der tschechischen Elbe (Software: HecRas) und der Moldau (Software: HecRas bzw. AquaLog) gekoppelt wurde. Auf Basis der Hochwasser 2002 und 2006 wurden mittels eines etablierten Verfahrens (siehe BfG 2006, IKSR 2006) eine Bandbreite von dreißig verschiedenen Modellhochwassern mit Scheiteln zwischen HQ 10 und HQ extrem erzeugt, für die die Neues aus der Forschung Wirkung der wichtigsten tschechischen Talsperren auf die deutsche Elbestrecke quantifiziert werden konnte. Das vorhandene Modellinstrumentarium wurde auch angewendet, um das im Zentrum des Interesses stehende Hochwasser vom Januar 2011 zu analysieren. Hierbei konnten die Erkenntnisse gewonnen werden, die in Tabelle 1 dargestellt sind: In den wichtigsten tschechischen Talsperren wurden aus der Hochwasserwelle des Hochwassers Mio. m³ Wasser gespeichert. Dies entspricht am Pegel Usti nad Labem (ca. 40 km oberhalb der deutsch-tschechischen Grenze) einer tatsächlich eingetretenen Reduktion des Hochwasserscheitels um 104 cm. Diese Scheitelreduktion macht sich nicht nur in Tschechien bemerkbar, sondern hat einen positiven Effekt auf die gesamten 600 km der frei fließenden Elbe in Deutschland. Erreichte die Reduktion am Pegel Dresden (Elbe-km 55,6) 68 cm, so konnte am Pegel Neu Darchau an der unteren Mittelelbe immer noch eine Abminderung des Scheitels von 33 cm nachgewiesen werden. In den beiden größten Talsperren der Saale (Hohenwarte und Bleilochtalsperre) konnten 136 Mio. m³ Wasser gespeichert werden. Betrachtet man die Wirkungen tschechischer und deutscher Talsperren zusammenfassend, so ergibt sich unterhalb der Saalemündung sogar eine tatsächliche Reduktionen des Hochwasserscheitels im Januar 2011 um bis zu 40 cm. Für die Pegel Wittenberge (Elbe-km 454,8) und Neu Darchau (Elbe-km 536,4) bedeutet dies, dass das Ereignis von 2011, welches dort als 25-jährliches Hochwasser registriert wurde, ohne Einsatz dieser Maßnahmen als 50-jährliches Hochwasser aufgetreten wäre. Welche Konsequenzen dies für die Hochwassersituation an der unteren Mittelelbe gehabt hätte, wird im Folgenden illustriert. Teilprojekt 2 Schon seit jeher bot die Niederung der Unteren Havel im Hochwasserfall ein natürliches Entlastungsgebiet für die Elbe. Dieses ging verloren, als durch wasserbauliche Maß- Tabelle 1: Absenkung des Scheitelwasserstands der Elbe durch Wasserrückhalt in den Talsperren an Moldau, Eger und Saale beim Hochwasser im Januar 2011 (Modellergebnisse). Elbe-km Pegel in Tschechien) an der Saale) [cm] [cm] [cm] -37,4 Usti nad Labem ,1 Schöna ,6 Dresden ,6 Torgau ,1 Wittenberg ,8 Aken ,7 Saalemündung 295,5 Barby ,2 Tangermünde ,8 Wittenberge ,4 Neu Darchau in Tschechien und an der Saale) FORUM GEOÖKOL. 23 (1),

4 nahmen (Eindeichungen, Verlegung der Havelmündung) im 18./19. Jahrhundert die dortigen landwirtschaftlichen Flächen vor regelmäßigen Überflutungen bei mittleren Hochwassern geschützt werden sollten (IKSE 2005). Um diesen Verlust zumindest teilweise zu kompensieren, wurden im 20. Jahrhundert sechs Flutpolder geschaffen, die zusammen mit der Havel über ein komplexes Wehrsystem mit Wasser aus der Elbe geflutet werden können. Sie stellen für Extremereignisse ein Retentionsvolumen von bis zu 286 Mio. m³ zur Verfügung, das seit der Fertigstellung in den 1950er Jahren bereits einmal beim Hochwasser im August 2002 zur Scheitelreduzierung in der Elbe genutzt werden musste (mit Erfolg; Abb. 3). Auf Anregung des Landes Mecklenburg-Vorpommern und in Zusammenarbeit mit den Ländern Brandenburg, Niedersachsen und Sachsen-Anhalt wurden mit dem gekoppelten SOBEK-1D-Modell der Elbe und der Unteren Havel Simulationsberechnungen durchgeführt, die die Wirkungen einer Flutung der Havelpolder bei 100-jährlichen Elbehochwässern quantifizieren sollten. Hierfür wurden auf Grundlage unterschiedlicher Randbedingungen (u.a. Maximalwasserstand in der Elbe, Anzahl an genutzten Poldern) verschiedene Szenarien der Hochwasserentstehung definiert. Um eine möglichst große Bandbreite an Hochwassergenesen abzudecken, kamen zwölf Modellhochwasserereignisse auf Basis der charakteristischen Hochwasser der Elbe von 2002 und 2006 zum Einsatz. Aus den simulierten Modellergebnissen wird deutlich, dass durch den Einsatz der Havelpolder die Scheitel 100-jährlicher Hochwasser in der Elbe je nach Hochwassergenese unterschiedlich stark reduziert werden können. Von einer pauschalen Wirkung auf Hochwasserscheitel kann nicht ausgegangen werden. Bei Frühjahrshochwassern mit langen Scheiteln kann unterhalb der Havelmündung eine Reduktion um 200 m³/s bzw cm erreicht werden; bei Ereignissen mit kurzen Scheiteln, wie sie typischerweise im Sommer auftreten, vergrößert sich der mögliche Effekt auf bis zu 600 m³/s bzw cm. Die Analyse des Hochwassers 2011 zeigte darüber hinaus eine weitere Abhängigkeit auf: Treten gleichzeitig zum Elbehochwasser in der Havel solche Abflüsse auf, die über ihren mittleren Hochwasserabflüssen liegen so wie es im Januar 2011 der Fall war, dann ist eine Flutung der Havelpolder mit Elbewasser zwar möglich, aber wenig effektiv im Hinblick auf eine Wasserstandsabsenkung in der Elbe (BfG 2011). Umso wichtiger war es, dass im Januar 2011 die Retentionsmaßnahmen oberhalb der Havelmündung (siehe Teilprojekt 1) ihre Wirkung entfalten konnten und so aus teilweise mehreren 100 Kilometern Entfernung das Hochwasserrisiko an der unteren Mittelelbe minimierten: Die Unterlieger haben somit erheblich von den Rückhaltemaßnahmen der Oberlieger profitiert. Ohne diese Wirkung wäre die dortige Situation einem Szenario, wie es im August 2002 an der Oberen und Mittleren Elbe aufgetreten ist, einen deutlichen Schritt näher gewesen. Fazit Abb. 3: Luftbild des gefluteten Polders Vehlgast an der Unteren Havel während des Hochwassers 2002 (Bildquelle: WSA Brandenburg). Die vorgestellten Ergebnisse der BfG machen anhand des Hochwassers 2011 deutlich, dass transnationale Ansätze wie im LABEL- Projekt aufgegriffen der richtige Weg bei der Vorbeugung und Bewältigung von extremen Hochwassern sind. Das Beispiel der Region Untere Mittelelbe zeigt, dass ohne den Einsatz von Hochwasserrück- 44 FORUM GEOÖKOL. 23 (1), 2012

5 haltungen, die teilweise weit entfernt vom eigentlichen Hochwasserschwerpunkt eingesetzt werden, ein ausreichender Hochwasserschutz nur schwer zu gewährleisten ist. Hier muss der Bogen zwischen Wasserwirtschaft und Raumordnung gespannt werden, damit für ein zukunftsweisendes Hochwasserrisikomanagement transnationale Maßnahmen verstärkt berücksichtigt und auftretende Nutzungskonflikte gelöst werden können. Dabei darf jedoch auf keinen Fall der Eindruck erweckt werden, dass das Phänomen Land unter eine gestrige Erscheinung ist, die aufgrund der getroffenen Maßnahmen der Vergangenheit angehört. Denn: Schutzmaßnahmen können das Hochwasserrisiko verringern, ein Hochwasser selbst jedoch nie verhindern. Weitergehende Informationen Die Untersuchungen der BfG stellen nur einen kleinen (wasserwirtschaftlich fokussierten) Ausschnitt aus den vielfältigen Aktivitäten des LABEL-Projekts dar. Mehr Informationen zum Gesamtprojekt finden sich auf der Projekthomepage Weiteres Material zum Thema Hochwasser an der Elbe steht auch auf und bereit. Informationen zu den Schwerpunkten der BfG im LABEL-Projekt findet man unter Literatur BBR (2009) (Hrsg.): Leitfaden für Antragsteller: Finanzielle Förderung durch EU-Programme der transnationalen Zusammenarbeit INTERREG IVb. Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung, Bonn. 11 S. BfG (2002) (Hrsg.): Das Augusthochwasser 2002 im Elbegebiet. Koblenz. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz. 22 S. BfG (2006) (Hrsg.): Modellgestützter Nachweis der Auswirkungen der geplanten Rückhaltemaßnahmen in Sachsen und Sachsen- Anhalt auf Hochwasser der Elbe. BfG-Bericht Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz. 18 S. BfG (2011) (Hrsg.): Ermittlung des Einflusses der Flutung der Havelniederung auf Hochwasser an der Elbe im Bereich des HQ100. BfG- Bericht 1726; erstellt im Rahmen des EU-INTERREG-Projekts LABEL. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz. 62 S. Grafe, M., Heiland, P., Kühl, A. (2010): Das INTERREG IV B Projekt LABEL Adaption to flood risk in the LABE-ELBE river basin. In: Jüpner, R., Müller, M. (2010) (Hrsg.): Forum zur Europäischen Hochwasserrisikomanagement- Richtlinie. Tagungsband zur 2. Veranstaltung am 17. Juni 2010 in Kaiserslautern: IKSE (2004) (Hrsg.): Dokumentation des Hochwassers vom August 2002 im Einzugsgebiet der Elbe. Internationale Kommission zum Schutz der Elbe, Magdeburg. 163 S. IKSE (2005) (Hrsg.): Die Elbe und ihr Einzugsgebiet. Ein geografisch, hydrologischer und wasserwirtschaftlicher Überblick. Internationale Kommission zum Schutz der Elbe, Magdeburg. 258 S. IKSE (2006) (Hrsg.): Hydrologische Auswertung des Frühjahrshochwassers 2006 im Einzugsgebiet der Elbe. Internationale Kommission zum Schutz der Elbe, Magdeburg. 31 S. IKSE (2009) (Hrsg.): Zweiter Bericht über die Erfüllung des Aktionsplans Hochwasserschutz Elbe im Zeitraum 2006 bis Internationale Kommission zum Schutz der Elbe, Magdeburg. 96 S. IKSR (2006) (Hrsg.): Nachweis der Wirksamkeit von Maßnahmen zur Minderung der Hochwasserstände im Rhein in Folge des Aktionsplans Hochwasser bis IKSR-Bericht Nr. 153d. 40 S. SMI (2006) (Hrsg.): ELLA Vorsorgende Hochwasserschutzmaßnahmen durch transnationale Raumordnung für das Einzugsgebiet der Elbe. Ergebnisse und Handlungsvorschläge. Sächsisches Staatsministerium des Inneren, Dresden. 40 S. WWF (2007) (Hrsg.): 5 Jahre nach der Elbeflut. Wurden und werden öffentliche Finanzhilfen im Sinne eines nachhaltigen Hochwasserschutzes verwendet? WWF Deutschland, Frankfurt (Main). 22 S. Marcus Hatz Dipl.-Geoökol., Universität Karlsruhe Bundesanstalt für Gewässerkunde Am Mainzer Tor Koblenz Tel. 0261/ hatz at bafg.de Corresponding Author Dipl.-Met. Norbert Busch Bundesanstalt für Gewässerkunde Am Mainzer Tor Koblenz Tel. 0261/ busch at bafg.de FORUM GEOÖKOL. 23 (1),