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Hochwasser und die tschechischen Elbstaustufen

Zur Zeit (2011) sind die Elbestaustufen ein ganz heißes Thema. Eine tschechische Planung zur Errichtung einer Staustufe unterhalb von Děčín liegt aus, und die Argumente gehen pro Elbschifffahrt und kontra Naturzerstörung. Staustufen haben aber auch eine Hochwasserschutzfunktion. Eine komplette hydrologische Durchrechnung ist sicher sehr kompliziert, aber auch eine einfache Überschlagsrechnung offenbart Erstaunliches ...

Frage 1: Welche Schmelzwassermenge war 2011 in Tschechien zu entwässern?

Böhmen ist 52.000 qkm groß und entwässert hauptsächlich über die Elbe. Jeder böhmische Bach und Fluss kommt irgendwann bei uns in Bad Schandau vorbei. 50.000 qkm sind 50 Milliarden qm. Wir hatten etwa 50 kg Schnee pro qm, also 0,05 cbm Wasser. Die Gesamtschneemenge, die im Böhmischen Becken als Schmelzvolumen anlag, kann also auf etwa 50 Milliarden × 0,05 = 2,5 Milliarden cbm Wasser geschätzt werden. Davon bleibt natürlich noch etwas liegen, ein Teil versickert, verdunstet oder geht mit dem Pilsner Urquell-Laster über die Autobahn aus Tschechien raus.

Ergebnis: Schätzung der Schmelzwassermenge mit 50.000.000.000 × 0,05 × 40 % = 1 Milliarde cbm.


Frage 2: Wie viel Abfluss schafft die Elbe?

Der Normalabfluss der Elbe beträgt etwa 300 cbm/Sekunde. Bei dem Hochwasser 2011 ist die Abflussmenge auf etwa 1.500 cbm/Sekunde angestiegen. (2002 waren es übrigens 4500 cbm/Sekunde.) Das Hochwasser dauert insgesamt – man rechne nicht nur die 3 Tage Scheitel – vielleicht 8 Tage.

Ergebnis: Schätzung der Abflussmenge: 8 Tage × 24 h × 3600 s = 700.000 Sekunden. 700.000 Sekunden × 1.500 cbm = 1,05 Milliarden cbm.

Diese Aussage bestätigt die vorige Schätzung.


Frage 3: Wie viel Hochwasser können die tschechischen Elbstaustufen aufnehmen?

Wir schätzen grob: 200 km Staulänge, 150 Meter durchschnittliche Breite, 2,5 Meter durchschnittliche Stauhöhe.

Ergebnis: Schätzung des Stauraumes: 200.000 m × 150 m × 2,5 m = 75.000.000 cbm.

Das entspricht etwa dem 8fachen der Talsperre Malter (9 Millionen cbm) und dem 4fachen der Talsperre Klingenberg (17 Millionen cbm), was glaubwürdig erscheint.


Frage 4: Welche Abflussverringerung kann man mit den tschechischen Staustufen erreichen?

Wenn der tschechische Stauraum vor dem Eintreffen des Hochwasserscheitels abgelassen ist, stehen vorsichtig geschätzt 75.000.000 cbm Stauraum zur Verfügung. Welche Abflussverringerung damit erzielbar ist, hängt davon ab, wie lange die Flutung dauern soll. Im Fall unseres Hochwassers hatten wir etwa 3 Tage Hochwasserscheitel. Das sind 3 d × 24 h × 3600 s = 259200 Sekunden.

Ergebnis: Schätzung der Abflussverringerung durch die Stauwerke: 75.000.000 ÷ 259200 s = 300 cbm/s.


Frage 5: Was bedeutet das für die Abflussmenge?

Der Maximalabfluss des (regulierten) Hochwassers lag bei etwa 1500 cbm/s. Dabei wurden möglicherweise etwa 300 cbm/s durch die tschechischen Stauwerke aufgenommen.

Ergebnis: Somit wäre der (unregulierte) Hochwasserabfluss ohne die Stauwerke 1800 cbm/s gewesen.


Frage 6: Was bedeutet das für den Wasserspiegel?

Bekannte Abflussmengen sind:

  • Mittelwasser: Pegel 2 m – Abfluss 300 cbm/s.
  • Hochwasser 2011: Pegel 7,5 m – Abfluss 1500 cbm/s.
  • Hochwasser 2002: Pegel 12 m – Abfluss 4500 cbm/s.

Diagramm:

Aus dem Diagramm ist zu erkennen:

  • Bei 1500 cbm/s haben wir Pegelscheitel 7,50 m gehabt.
  • Bei 1800 cbm/s hätten wir etwa Pegelscheitel 8,20 m gehabt.
Die tschechischen Elbestaustufen haben das Hochwasser also um etwa 0,7 m verringert.

Selbst wenn dieser Wert unsicher ist: Ein Hochwasser mit 0,5 bis 1,0 m höherer Scheitelhöhe wäre für Bad Schandau viel schlimmer gewesen. Es hätten also vielleicht auch 8,50 sein können, fast soviel wie 2006!

Da müssen wir Bad Schandauer uns aber ganz herzlich bei den Tschechen für die vielen Staustufen in Elbe und Moldau bedanken, die uns so schön vor einem viel schlimmeren Hochwasser geschützt haben.

Bisher war ich immer ganz schön gegen Elbestaustufen. Jetzt erscheint das aber plötzlich in einem ganz anderen Licht.


Nachtrag 14.08.2012: Ist diese Berechnung einigermaßen stimmig? 2012 hat die Bundesanstalt für Gewässerkunde Koblenz das 2002er Hochwasser nachgerechnet. Mit dem gesteuerten Einsatz von tschechischen Talsperren sind damals 160 Millionen cbm Wasser zurückgehalten worden. Damit wurde der Hochwasserscheitel um 72 cm verringert (Sächsische Zeitung 14.08.2012, S. 6).

Die obrige Überschlagsrechnung geht von 75 Millionen cbm Stauraum aus, also etwa der Hälfte davon. Das sich fast zentimetergenau die 70 cm Scheitelverringerung ergeben, ist natürlich ein bißchen Zufall, denn die großen Talsperren habe ich wegen „Undurchsichtigkeit“ nicht mitgerechnet. Insgesamt gibt es bei den Tschechen nicht 75, sondern 231 Millionen cbm Stauraum, die für die Hochwasserrückhaltung nutzbar sind (S. 32).

Hier die ganze Studie: BfG-1725. Bewertung von Einflüssen tschechischer und thüringer Talsperren auf Hochwasser an Moldau und Elbe in Tschechien und Deutschland mittels Einsatz mathematischer Abflussmodelle. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz 2012. (PDF, 8 MByte, 95 Seiten).

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