Hochwasser Mai / Juni 2013

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1 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Kurzbericht zum Hochwasser Mai / Juni 2013 auf Basis von Rohdaten Stand: 16. August 2013

2 - Inhalt - Kurzfassung Ausgangslage (Bodenfeuchte, Niederschläge) Hochwassersituation Einsatz und Wirkung von Retentionsmaßnahmen und Rückhaltebecken... 9 Anlagen Anlage 1: Anlage 2: Anlage 3: Anlage 4: Hochwasserscheitelwerte, Jährlichkeiten und historische Vergleichswerte für ausgewählte Pegel Liste der HVZ-Pegel in Baden-Württemberg mit HW > 20 Jahren Wirkung der Retentionsmaßnahmen am Oberrhein für die Pegel Speyer und Worms Räumliche Schwerpunkte des Hochwassers in Baden-Württemberg im Hinblick auf die Hochwasser-Jährlichkeit LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Sachgebiet 43.2 Hochwasservorhersagezentrale, Hochwasserschutz Oberrhein Bearbeitung: Dr. Manfred Bremicker, Ute Badde, Joachim Krause Angela Sieber (Hydron GmbH), Daniel Varga (Hydron GmbH) 1

3 Kurzfassung Meteorologie, Hydrologie Aufgrund der nassen Witterung in den Vorwochen lag die Bodenfeuchte in Baden- Württemberg Ende Mai 2013 auf einem sehr hohen Niveau. Der ergiebige, in manchen Landesteilen auch extrem ergiebige Dauerregen hielt von Donnerstagabend (30. Mai) bis Sonntagvormittag (2. Juni) an. In diesem Zeitraum (60 Stunden) fielen verbreitet 50 bis 100 mm Regen, auf der Alb und im Allgäu Spitzenwerte von 120 bis 140 mm. Zum Vergleich: die durchschnittliche Niederschlagsmenge im gesamten Monat Mai beträgt in Baden-Württemberg 96 mm. In fast allen Flüssen des Landes führten diese Niederschläge zu einem raschen Anstieg der Wasserstände. Betroffen waren besonders das Neckar- und Taubergebiet, einige Donau- und Oberrheinzuflüsse, das baden-württembergische Allgäu sowie der Hoch- und Oberrhein. In Baden-Württemberg hat sich an rund 30% der Pegel ein über 10-jährliches Hochwasser ausgebildet, an rund 10% der Pegel ein über 50-jährliches. An einigen Neckar- und Donauzuflüssen wurde ein mehr als 100-jährliches Hochwasser erreicht. Man kann von einem flächendeckenden Ereignis sprechen, welches in ähnlichem Ausmaß zuletzt im Mai 1978 aufgetreten ist. Wenn die Wetterlage am / 1.6. etwas weiter nach Westen übergriffen wäre, hätte sich in Baden-Württemberg ein ähnlich katastrophales Hochwasser am Oberrhein, Neckar und anderen Landesteilen ereignet, wie es in den Folgetagen im Osten Deutschlands eingetreten ist. Hochwasserschutzmaßnahmen Landesweit wurden zahlreiche Rückhaltebecken, vor allem im Neckar-, Tauberund Oberrheingebiet sowie im Allgäu eingesetzt und haben wichtige regionale Beiträge zur Abminderung der Hochwasserscheitel geliefert. Der rechtzeitige Aufbau mobiler Hochwasserschutzwände verhinderte z.b. in Kochendorf, Offenau und Heidelberg die Überflutung von Ortsteilen. Am Oberrhein wurden als baden-württembergische Retentionsmaßnahmen das Kulturwehr Kehl-Straßburg und die Polder Altenheim 1 und 2 eingesetzt. Auf französischer Seite wurden der Polder Erstein und die Stauhaltung Straßburg eingesetzt. Ein Einsatz weiterer baden-württembergischer, französischer sowie rheinland-pfälzischer Maßnahmen war gemäß internationalem Reglement nicht erforderlich. Die scheitelabmindernde Wirkung der Maßnahmeneinsätze lag in der freien Rheinstrecke zwischen Iffezheim und Mannheim in einer Größenordnung von 20 bis 30 Zentimeter sowie rund 15 Zentimeter flussabwärts der Neckarmündung (berechnet bis Worms). Die in der Vergangenheit durchgeführten Hochwasserschutzmaßnahmen haben sich bewährt und Schäden verhindert. 2

4 1. Ausgangslage Bodenfeuchte Aufgrund wiederholter Niederschläge lag die Bodenfeuchte in weiten Teilen Deuschlands Ende Mai 2013 auf einem sehr überdurchschnittlichen Niveau. Die Abbildung 1 (Quelle: DWD, 2013) zeigt die Bodenfeuchte zum Zeitpunkt Ende Mai 2013 als Mittelwert über ganz Deutschland und verdeutlicht den extremen Wert in diesem Jahr im Vergleich zu den vergangenen 50 Jahren. Auch in Baden-Württemberg war durch den niederschlagsreichen Mai bereits vor Beginn der Starkniederschläge eine hohe Bodenfeuchte gegeben, was eine hohe Abflussbereitschaft der Böden zur Folge hatte. Wie es bei großflächigeren Hochwassern allgemein zu beobachten ist, hat der Abflussanteil von versiegelten Flächen (Flächenanteil in Baden-Württemberg rund 6,4 %, Statistisches Landesamt, 2008) allenfalls in lokalen Einzelfällen einen nennenswerten Beitrag zum Gesamthochwasser erbracht, jedoch nicht regional oder überregional. Niederschläge Am Abend des (Dienstag) setzten landesweite Niederschläge ein, die nochmals von einem knapp einen Tag dauernden, weitgehend niederschlagsfreien Zeitraum am unterbrochen wurden. Auslöser der z.t. extrem ergiebigen Dauerniederschläge ab dem Abend des war ein Höhentief über Südosteuropa, das vom östlichen Mittelmeer feuchtwarme Luft nach Osteuropa verfrachtete. Diese Luftmassen verlagerten sich dann durch das erwähnte Höhentief innerhalb Deutschlands von Nordosten südwärts an die Alpen und stauten sich dort längerfristig an. Das Tief blieb vom bis über 3 Tage nahezu stationär in dieser Lage und löste auch in Baden-Württemberg sowie in der Nordschweiz intensive Dauerniederschläge aus (DWD, Regionale Wetterberatung Stuttgart). Die Niederschläge begannen am Donnerstagabend (30. Mai) in den östlichen Landesteilen und hielten bis Samstagabend in den westlichen Landesteilen, bis Sonntagvormittag (2. Juni) in den östlichen Landesteilen an. In diesem Zeitraum (60 Stunden) fielen verbreitet 50 bis 100 mm Regen, auf der Alb und im Allgäu Spitzenwerte von 120 bis 140 mm. Unter anderem an folgenden, ausgewählten Niederschlagsstationen wurden Niederschläge größer 100 mm/60 h gemessen: Pforzheim-Ispringen 105 mm Baden-Baden-Geroldsau 100 mm Stötten 138 mm Leutkirch-Herlazhofen 122 mm Wangen-Allgäu 120 mm 3

5 Abbildung 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Niederschläge an ausgewählten Stationen vom bis zum Abb. 2: Niederschlagsumme vom bis an ausgewählten Stationen Die flächenhaften, über das gesamte Ereignis (72 Stunden vom :00 bis :00 Uhr) summierten interpolierten Niederschläge sind in Abbildung 3 dargestellt. Abb. 3: 72-h-Niederschlagsumme des vom :00 Uhr bis :00 Uhr 4

6 In Tab. 1 sind die gemessenen 48-h-Niederschlagssummen für einzelne Stationen der Starkniederschlagsstatistik DWD-KOSTRA-2000 für den Zeitraum Mai bis September gegenübergestellt. Das Niederschlagsereignis wies laut KOSTRA-Daten eine Jährlichkeit von etwa 50a bis bereichsweise über 100a auf. Tab. 1: Vergleich der gemessenen 48-Niederschlagssummen mit KOSTRA-2000-DWD Station gemessene 48-h-Summe 48h-Summe gemäß KOSTRA-2000-DWD T = 100 T = 50 Pforzheim-Ispringen 105 mm 100 mm 92 mm Stötten 131 mm 120 mm 110 mm Wangen-Allgäu 103 mm 140 mm 129 mm Vergleicht man die gemessenen 48h-Summen mit der mittleren Niederschlagssumme für den Mai (Periode ) zeigt sich, dass bereichsweise in zwei Tagen ungefähr so viel Niederschlag gefallen ist, wie durchschnittlich im gesamten Monat fällt. Die flächenhafte Darstellung der Niederschlagshöhen in Abbildung 3 zeigt, dass im schweizerischen Einzugsgebiet von Bodensee und Hochrhein teilweise noch höhere Niederschläge als in Baden-Württemberg gefallen sind. 5

7 2. Hochwassersituation In fast allen Flüssen des Landes führten die extremen Niederschläge zu einem raschen und starken Anstieg der Wasserstände. Betroffen waren besonders das Neckar- und Taubergebiet, einige Donau- und Oberrheinzuflüsse, das baden-württembergische Allgäu sowie der Hoch- und Oberrhein. Abbildung 4 zeigt die Hochwasser-Jährlichkeit der gemessenen Scheitelwasserstände für den Zeitraum vom 31. Mai bis zum 3. Juni für rund 200 HVZ-Pegel mit klassifizierten Hochwasser-Kennwerten (Basis: vorgeprüfte Rohdaten). 6

8 Die Hochwassersituation in verschiedenen Landesteilen: Der Hochwasserschwerpunkt mit über 50- bis über 100-jährlichen Hochwasser war in kleineren südlichen Zuflüssen des oberen Neckars sowie nördlichen Zuflüssen der Donau zu verzeichnen (hauptsächlich betroffene Landkreise: Zollernalbkreis, Simaringen und Reutlingen). Ein weiterer Schwerpunkt war im oberen und mittleren Neckar zu verzeichnen mit 20- bis 50-jährlichen Hochwasser (z.b. Neckarpegel Kirchentellinsfurt und Plochingen). Im unteren Neckar bei Heidelberg entwickelte sich dagegen nur ein etwa 10-jährliches Hochwasser. Deutlich betroffen waren ebenfalls das baden-württembergische Allgäu (20- bis über 100-jährlich), die Tauber mit einem 20- bis 50-jährlichen Hochwasser sowie einige kleinere Oberrheinzuflüsse (10- bis über 50-jährliche Werte). Im Hoch- und Oberrhein waren nur 10- bis 20-jährliche Hochwasser zu verzeichnen, die dennoch zum zweithöchsten Wasserstand am Pegel Maxau führten, der seit Auswertungsbeginn 1880 erreicht wurde Die gemessenen Höchststände an ausgewählten Pegeln sowie deren statistische Auftrittswahrscheinlichkeit (Jährlichkeit) können den Anlagen 1 und 2 entnommen werden. Eine Karte mit Markierung der Hochwasser-Schwerpunkte enthält Anlage 4. Die Abbildungen 5 und 6 zeigen die gemessenen Wasserstandsganglinien an ausgewählten Pegeln. Deutlich erkennbar sind die raschen und zeitversetzten Anstiege der Wasserstände in den verschiedenen Flussgebieten des Landes, z.b. am Freitag, den 31. Mai in der Tauber, am Samstag, den 1. Juni im Hochrhein und im mittleren Neckar sowie am Sonntag, 2. Juni im Oberrhein sowie im mittleren und unteren Neckar. 7

9 Abgesehen von den direkten Überflutungen durch das Ausufern von Gewässern gab es auch lokale Überflutungen aufgrund von heftigen Starkregen unabhängig von Gewässernetz (Überlastung der Kanalisation z.b. in Wertheim und in Pforzheim). Ebenso bilden sich auch in unversiegelten, muldenförmigen Bereichen Vernässungsund Überflutungsflächen, z.b. durch Niederschlagsmengen oberhalb der Infiltrationskapazität der Böden, durch Grundwasseranstiege sowie durch wild fließendes Wasser. Das Hochwasser ist in seiner Bedeutung für Baden-Württemberg - stark vereinfacht betrachtet - mit dem Hochwasser Mai 1978 vergleichbar. Die Niederschlagsschwerpunkte im Mai/Juni 2013 lagen großräumig betrachtet eher im östlichen Teil Deutschlands, in Tschechien sowie in Teilen Österreichs, so dass sich in Baden-Württemberg nicht so extreme Verhältnisse einstellten wie beispielsweise in Bayern (größtes Hochwasser der Donau bei Passau seit 1501) oder im Elbegebiet. Aus meteorologischer und hydrologischer Sicht bestand jedoch im Mai / Juni 2013 das Potential, dass die extremen Niederschlagsschwerpunkte noch stärker nach Westen, d.h. auf Baden-Württemberg und die Nordschweiz übergegriffen hätten. Eine (einzelne) Niederschlagvorhersage am enthielt ein solches Szenario. In einem solchen Falle hätte das Hochwasser entlang von Oberrhein, Neckar und auch in weiten anderen Landesteilen katastrophale Ausmaße angenommen. 8

10 3. Einsatz von Retentionsmaßnahmen und Rückhaltebecken 3.1 Retentionsmaßnahmen im Einzugsgebiet des Hochrheins Vom schweizerischen Kanton Bern wurde ab dem eine Vorabsenkung von Bielersee, Murtener See und Neuchateler See durchgeführt, um Rückhalteraum für das angekündigte Hochwasser zu schaffen. Am Samstag, den 1. Juni erfolgte dann eine gesteuerte Hochwasserrückhaltung in den Seen, wodurch der Hochwasserabfluss der Aare flussabwärts um rund 300 bis 350 m³/s gedrosselt wurde. Die Seensteuerung in der Schweiz ist auch für Baden-Württemberg bedeutsam, da sonst der Hochwasserzufluss in den Oberrhein bei Basel deutlich höher gewesen wäre als gemessene Scheitelwert von m 3 /s (etwa 10-jährliches Hochwasser am Pegel Basel). 3.2 Retentionsmaßnahmen am Oberrhein In der Nacht von Samstag, 1.6. auf Sonntag, 2.6. wurden verschiedene Kriterien für den Einsatz von Retentionsmaßnahmen am Oberrhein zwischen Basel und Worms überschritten und somit die entsprechenden Retentionsmaßnahmen in Frankreich, und Baden-Württemberg eingesetzt. Mit diesen Maßnahmen wurden folgende Volumina zurückgehalten (vorläufige Angaben): gesteuerte Retentionsmaßnahmen Betreiber eingesetztes Volumen Polder Erstein F 7,8 Mio. m 3 Stauhaltung Straßburg F 5,0 Mio. m 3 Kulturwehr Kehl BW 23,0 Mio. m 3 Polder Altenheim BW 9,0 Mio. m 3 Summe gesteuert: rund 45 Mio. m 3 Zusätzlich hat sich der Polder Daxlander Au (Rheinland-Pfalz) durch Überströmung des Sommerdammes mit rund 4 Mio. m 3 gefüllt. Die scheitelmindernde Wirkung der gesteuerten Rückhaltemaßnahmen zeigt die nachfolgende Abbildung für den Pegel Maxau (blau: gemessener Abflussverlauf bei Maxau mit Einsatz der gesteuerten Rückhaltemaßnahmen, rot: berechneter Abflussverlauf ohne Einsatz der Maßnahmen): 9

11 Abfluss [m³/s] Pegel Maxau / Oberrhein: Scheitelabminderung ca. 380 m³/s (24 cm) gem. Scheitel (mit Wirkung der Maßnahmen ): 4160 m³/s (869 cm) ber. Scheitel ohne Maßnahmen: 4537 m³/s (893 cm) Wirkung Vorabsenkung Wirkung der Rückhaltung Wirkung der Entleerung In Anlage 3 sind die entsprechenden Verläufe an den Pegeln Speyer und Worms dargestellt. Die scheitelabmindernde Wirkung der Maßnahmeneinsätze in der freien Rheinstrecke zwischen Iffezheim und Mannheim (90 Fluss-Kilometer sowie geschätzte 200 Deich- Kilometer) lag in einer Größenordnung von 20 bis 30 Zentimeter sowie rund 15 Zentimeter flussabwärts der Neckarmündung (berechnet bis Worms). Scheitelabfluss [m³/s] Wasserstand [cm] HQ-Jährlichkeit Pegel gemessen (mit Maßnahmen) berechnet (ohne Maßnahmen) Abminderung gemessen (mit Maßnahmen) berechnet (ohne Maßnahmen) Abminderung Hochwasser Abminderung auf: Maxau m³/s cm HQ 20 HQ 10 Speyer m³/s cm HQ 15 HQ 10 Worms m³/s cm HQ 20 HQ 15 Der Maßnahmeneinsatz führte somit zu einer deutlichen Wasserstandsminderung sowohl vor wie auch nach der Neckarmündung und damit zu einer entsprechend geringeren Dammbelastung auf weiten Strecken entlang des Oberrheins. Die Jährlichkeit des Hochwassers im Oberrhein lag bei den Pegeln Maxau und Worms bei einem rund 20-jährlichen Ereignis, das durch die Retentionsmaßnahmen auf die Scheitelwerte eines rund 10-jährlichen Hochwassers bei Maxau) bzw. eines rund 15-jährlichen Hochwassers bei Worms abgemindert wurde. 10

12 Im Falle eines erneuten Anstieges der Abflüsse am Pegel Basel (zweite Hochwasserwelle) bzw. der Ausbildung eines noch größeren Hochwassers im Neckar und einer damit gegebenen Gefährdung des Raumes Mannheim-Ludwigshafen hätten weitere Retentionsräume zur gezielten Abminderung des Hochwasser eingesetzt werden können. Trotz der vergleichsweise moderaten Jährlichkeit der Scheitelabflüsse im Hochrhein sowie der deutlichen Wasserstandsminderung durch die Maßnahmeneinsätze, erreichte das Hochwasser Juni 2013 mit 8,69 m den zweithöchsten Wasserstand am Pegel Maxau seit Beginn der Auswertung ab 1880 (Höchstwert: Mai 1999 mit 8,84 m). 3.3 Rückhaltebecken in der Landesfläche Landesweit wurden zahlreiche Rückhaltebecken (RHB), v.a. im Neckar-, Tauber und Oberrheingebiet sowie im Allgäu eingesetzt und haben wichtige regionale Beiträge zur Abminderung der Hochwasserscheitel geliefert. 11

13 Anlage 1: Hochwasserscheitelwerte, Jährlichkeiten und historische Vergleichswerte für ausgewählte Pegel (Basis: 15-Minuten-Rohdaten) Pegel Scheitelwert Juni 2013 Jährlichkeit Vergleich Neckarzuflüsse: Owingen/Eyach 299 cm (1. Juni, 19:30 Uhr) > 100a 255 cm ( ) Rangendingen/Starzel 223 cm (1. Juni, 19:45 Uhr) > 100a 198 cm ( ) Pforzheim/Würm 163 cm (1. Juni, 17:00 Uhr) > 100a 140 cm ( ) Neckar: Kirchentellinsfurt/Neckar 591 cm (2. Juni, 02:15 Uhr) a 590 cm ( ) Plochingen/Neckar 529 cm (2. Juni, 10:15 Uhr) 20-50a 579 cm (Mai 1978) Gundelsheim/Neckar 776 cm (2. Juni, 12:30 Uhr) 10-20a 831 cm (Mai 1978) Heidelberg/Neckar 529 cm (2. Juni, 20:00 Uhr) 10-20a 592 cm (Feb. 1990) Donauzuflüsse Gammertingen/Lauchert 162 cm (2. Juni, 06:45 Uhr) > 100a 149 cm ( ) Laucherthal/Lauchert 241 cm (4. Juni, 02:15 Uhr) > 100a 216 cm ( ) Tauber Archshofen/Tauber 281 cm (1. Juni, 03:30 Uhr) a 290 cm ( ) Bad Mergentheim/Tauber 437 cm (1. Juni, 13:30 Uhr) 20 50a 467 cm ( ) Bodenseezuflüsse Beutelsau/Untere Argen 251 cm (2. Juni, 03:30 Uhr) > 100a 233 cm ( ) Epplings/Obere Argen 330 cm (2. Juni, 03:15 Uhr) 20 50a 305 cm ( ) Rhein und Nebenflüsse: Basel/Rhein m³/s ( und 21 Uhr) 10 a m³/s (Mai 1999) Maxau/Rhein 869 cm (2. Juni, 12:15 Uhr) 10-20a 859 cm ( ) Rekingen/Rhein 542 cm (2. Juni, 17:00 Uhr) 20a 558 cm ( ) Berghausen/Pfinz 281 cm (1. Juni, 14:00 Uhr) a 273 cm ( ) 12

14 Anlage 2: Liste der HVZ-Pegel in Baden-Württemberg mit HW > 20 Jahren Datenbasis: 15-Minuten-Rohdaten für rund 200 HVZ-Pegel (Landespegel, Bundespegel sowie grenznahe Pegel in BY und CH) mit klassifizierten Hochwasser-Kennwerten Jährlichkeit Pegel / Gewässer max. Wasserstand [cm] lfd. Nr > 100 Balingen / Eyach 283 cm 1 1 > 100 Beutelsau / Untere Argen 251 cm 2 2 > 100 Ebingen / Schmeie (W-Pegel) 176 cm 3 3 > 100 Gammertingen / Lauchert 162 cm 4 4 > 100 Laucherthal / Lauchert 241 cm 5 5 > 100 Owingen / Eyach 299 cm 6 6 > 100 Rangendingen / Starzel 223 cm 7 7 ~100 Pforzheim / Würm 163 cm Archshofen / Tauber 281 cm Bad Imnau / Eyach 427 cm Berghausen / Pfinz 281 cm Kirchentellinsfurt / Neckar 591 cm Plochingen / Neckar 529 cm Schwäbisch Gmünd / Rems 288 cm Spindelwag-Zulauf / Pfaffenrieder Bach 139 cm Unterschmeien / Schmeie 153 cm Wannweil / Echaz 224 cm Wendlingen / Lauter 215 cm ~50 Goppertshofen / Rottum 154 cm Bad Mergentheim / Tauber 437 cm Bruchsal / Saalbach 167 cm Epplings / Obere Argen 330 cm Fridingen / Bära 216 cm Friesenhofen / Eschach 244 cm Gießen / Argen 366 cm Hirschbronn-Zulauf / Ölbach 143 cm Märkt / Kander 167 cm Plochingen / Fils 385 cm Rengers / Untere Argen 262 cm Riederich / Erms 216 cm Salach / Fils 414 cm Uhldingen / Seefelder Aach 223 cm Unterlenningen / Lauter 169 cm Wendlingen-Kläranlage / Neckar 500 cm Wiblingen / Iller mit Kanal 737 cm Andelfingen / Thur (CH) k.a Kempten / Iller (BY) 531 cm ~20* Maxau / Rhein 869 cm ~20* Worms / Rhein (RP) 708 cm * = bezogen auf den Zustand ohne den Einsatz von Retentionsmaßnahmen 13

15 Anlage 3: Wirkung der Retentionsmaßnahmen am Oberrhein für die Pegel Speyer und Worms Abfluss [m³/s] Pegel Speyer / Oberrhein: Scheitelabminderung ca. 300 m³/s (29 cm) ber. Scheitel ohne Maßnahmen: 4433 m³/s (863 cm) gem. Scheitel (mit Wirkung der Maßnahmen ): 4130 m³/s (834 cm) Wirkung Vorabsenkung Wirkung der Rückhaltung Wirkung der Entleerung Abfluss [m³/s] Pegel Worms / Oberrhein: Scheitelabminderung ca. 190 m³/s (15 cm) gem. Scheitel (mit Wirkung der Maßnahmen ): 4950 m³/s (708 cm) ber. Scheitel ohne Maßnahmen: 5140 m³/s (723 cm) Wirkung Vorabsenkung Wirkung der Rückhaltung Wirkung der Entleerung

16 Anlage 4: Räumliche Schwerpunkte des Hochwassers in Baden-Württemberg im Hinblick auf die Hochwasser-Jährlichkeit 15