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Hochwasser
Hochwasser (wissenschaftlich/mathematische Abkürzung HQ aus „Hoch“ und Abfluss-Kennzahl Q) wird der Zustand von Gewässern genannt, bei dem ihr Wasserstand …
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Begriff und Grundformen
Hochwasser ist der Zustand von Gewässern, bei dem der Wasserstand deutlich über dem Pegelstand des Mittelwassers liegt. Die wissenschaftlich-mathematische Abkürzung ist HQ, aus „Hoch“ und der Abfluss-Kennzahl Q. Das Gegenstück ist Niedrigwasser. Umgangssprachlich wird Hochwasser häufig mit Flut verwechselt.
Wichtig ist die Unterscheidung nach der Herkunft des Wassers. Tideunabhängiges Hochwasser entsteht vor allem durch Starkregen, auch „pluvial“ genannt, oder durch Schneeschmelze. Es betrifft fließende oder stehende Gewässer; bei Flüssen spricht man auch von „fluvial“. Tideabhängiges Hochwasser tritt an Meeren und in gezeitenabhängigen Gewässern auf. Dort bezeichnet es im Normalfall den periodischen höchsten Wasserstand zwischen zwei Niedrigwassern. Als Extremfall kann daraus bei starkem Wind, Sturm oder Orkan eine Sturmflut werden.
Hochwasser gehört grundsätzlich zum natürlichen Geschehen. Zur Katastrophe wird es erst, wenn menschliche Werte, Siedlungen, Verkehrswege, Landwirtschaft oder Menschenleben betroffen sind. Es gibt regelmäßig wiederkehrende Hochwasser, etwa durch Gezeiten oder Schneeschmelze, und unregelmäßige oder einmalige Ereignisse wie Tsunamis, Sturmfluten und sogenannte „Jahrhundertfluten“.
Entstehung und Verlauf
Bei Flüssen und kleineren Fließgewässern spricht man von Hochwasser, wenn der Wasserstand für längere Zeit, oft mehrere Tage, den normalen Pegel deutlich übersteigt. Je nach Einzugsgebiet treten solche Hochwasser jahreszeitlich gehäuft auf, zum Beispiel bei der Schneeschmelze oder nach sommerlichem Starkregen. Bei starkem Hochwasser muss zunächst die Flussschifffahrt eingestellt werden; steigt der Wasserstand weiter, kann es zu Überschwemmungen kommen. Wildbäche können Brücken mitreißen sowie Muren oder Erdrutsche auslösen. Besonders schnell eintretende Hochwasser heißen Sturzfluten.
In Meeren und gezeitenabhängigen Gewässern ist Hochwasser der Scheitelpunkt des Wasserstands nach der Flut und vor dem Übergang zur Ebbe. Hoch- und Niedrigwasser wechseln sich durchschnittlich alle 6 bis 6½ Stunden ab. Ursache ist die Gravitation der Sonne und vor allem des Mondes. Besonders hohe Tiden bei Vollmond oder Neumond heißen Springtide, Springflut oder Springhochwasser. Wind kann normales Hochwasser zu einer Sturmflut verstärken, die an Flachküsten kilometerweit ins Landesinnere vordringen kann.
Auch im Binnenland entstehen Hochwasser durch anschwellende Flüsse und Seen, außerdem durch Eisstau oder Windeinstau. Hochwasserwellen verschiedener Flüsse können sich gegenseitig verstärken. Wenn in Koblenz eine Mosel- und eine Rhein-Hochwasserwelle zeitnah zusammentreffen, erhöht sich ab dort das Rheinhochwasser. Beim Rheinhochwasser Ende 1993 wirkten Fluten aus Neckar, Main, Nahe und Mosel zusammen. Höchststände werden traditionell durch Hochwassermarken oder Flutmarken an Gebäuden und anderen Befestigungen dokumentiert.
Risiko und Bewertung
Das Hochwasserrisiko ist durch die Ausweitung menschlicher Nutzung gestiegen, weil mehr bebaute und genutzte Flächen in gefährdeten Gebieten liegen. Flächenversiegelung, also das Bedecken von Boden durch Gebäude, Straßen oder andere harte Oberflächen, kann Hochwasser verschärfen, weil weniger Wasser versickert. Auch ein nicht sachgerechter Ausbau von Gewässern, etwa lineare Regulierung oder die Verminderung von Retentionsräumen, kann Hochwasserstände erhöhen. Retentionsräume sind Flächen, auf denen Wasser zeitweise zurückgehalten werden kann.
Eine Erweiterung des Abflussquerschnitts kann die Überflutungsgefahr lokal verringern, aber flussabwärts erhöhen. Durch Bewuchs und Anlandungen kann sich der Abflussquerschnitt später wieder verringern. Das Risiko eines Gebietes kann unter anderem anhand der Höhe über dem Meeresspiegel, der Geomorphologie, der Verwundbarkeit der betroffenen Nutzung sowie des Ausmaßes und der Häufigkeit früherer Überflutungen eingeschätzt werden.
Der Beitrag der globalen Erwärmung zum Hochwassergeschehen ist laut Artikel bisher nicht klar. Für manche Regionen wird eine Zunahme des Jahresniederschlags erwartet, für andere eine Abnahme oder eine andere Verteilung. Dennoch geht das IPCC davon aus, dass Hochwasserrisiken künftig zunehmen werden.
Statistische Einordnung
Hochwasser werden meist statistisch bewertet. Grundlage sind langjährige Messreihen an Pegeln. Aus ihnen werden die Jahreshöchstwerte ausgewählt und Überschreitungswahrscheinlichkeiten berechnet. Der Kehrwert dieser Wahrscheinlichkeit heißt Jährlichkeit; sie beschreibt das statistische Wiederkehrintervall eines Hochwassers.
An Fließgewässern ist ein einzelner Pegelstand nur begrenzt aussagekräftig. Deshalb wird häufig die Durchflussmenge am Pegel berechnet. Sie wird in Kubikmetern pro Sekunde angegeben und in der Hydrografie mit Q bezeichnet. Der Wasserstand heißt W, Hochwasser H. Daraus ergeben sich Bezeichnungen wie HQ für Hochwasser-Abflusskenngrößen und HW für Hochwasser an Seen und Küsten. HQ100 oder HW100 bezeichnet ein Hochwasserereignis, das statistisch gesehen alle 100 Jahre auftritt, also ein „Jahrhunderthochwasser“.
Wichtige Referenzwerte an Flüssen sind MHQ, der mittlere Hochwasserabfluss als arithmetisches Mittel aus den höchsten Abflüssen gleichartiger Zeitabschnitte; HHQ, der höchste jemals gemessene Hochwasserabfluss; und RHHQ, der rechnerisch höchste Hochwasserabfluss als wasserbauliche Berechnungsgröße. Zunehmend ersetzen Niederschlags-Abfluss-Modelle, kurz NA-Modelle, herkömmliche Tabellen.
Daneben gibt es Warnstufen nach den Auswirkungen, etwa nach Ausuferungen, Überströmen von Sperrwerken oder Ausmaß der Überflutung. Das deutsche Portal hochwasserzentralen.de verwendet ein vierstufiges System mit den Grenzen HQ2, HQ10, HQ20 und HQ100: kleines, mittleres, großes und sehr großes Hochwasser. Österreich nutzt unter anderem Kategorien von erhöhtem Mittelwasser über kleines bis extremes Hochwasser; verbreitet sind auch Warnstufen 1 bis 3 in den Grenzen >HQ1, >HQ10 und >HQ30. In der Schweiz verwendet das BAFU ein Gefahrenstufen-System, bei Flüssen mit Grenzen HQ2, HQ10, HQ30 und HQ100.
Schutz und Management
Hochwasserschutz umfasst mehrere Arten von Maßnahmen. Eine Möglichkeit ist die Anpassung der Nutzung an die Gefahr, zum Beispiel Absiedelung, Änderung der landwirtschaftlichen Nutzung oder eine sichere und schadensarme Gestaltung von Bauwerken. Eine zweite Möglichkeit ist technischer und natürlicher Schutz: Rückhalt von Niederschlagswasser in der Fläche, Regenrückhaltebecken, Buhnenbauwerke, die Wiederherstellung einer natürlichen Flussgeometrie mit vielen Bögen, Deiche beziehungsweise Hochwasserschutzdämme, Querschnittserweiterungen und Flutmulden.
Wichtig sind außerdem rechtzeitige Warnungen und Alarmierungen durch automatische Pegelmessstationen und Hochwasserwarndienste. Zwischen Schutzmaßnahmen bestehen Abhängigkeiten. Regulierungen und Deiche können die Gefahr für Unterlieger oder Anrainer verschärfen. Hochwasserrückhaltebecken verringern das Risiko häufiger Überflutungen, können aber bei einem Totalversagen einen seltenen, katastrophalen Dammbruch verursachen. Hochwassermanagement ist eine umfassende Strategie, um die Folgen von Hochwasser zu vermindern.
Bei allen Schutzmaßnahmen bleibt ein Restrisiko, etwa durch Anlagenversagen oder dadurch, dass ein Bemessungshochwasser überschritten wird. Länder mit geringen Reliefhöhen wie die Niederlande, Deutschland, besonders im Norden, und Dänemark schützen sich durch Deiche und Sperrwerke gegen Meereshochwasser. Ohne intensiven Schutz können in gefährdeten Deltagebieten Katastrophen mit vielen Todesopfern auftreten, wie der Artikel am Beispiel Bangladesch am Mündungsdelta des Ganges nennt.
Beispiele staatlicher Organisation
In Deutschland definiert das Wasserhaushaltsgesetz seit 2010 Hochwasser als „eine zeitlich beschränkte Überschwemmung von normalerweise nicht mit Wasser bedecktem Land“ (§ 72 WHG) durch oberirdische Gewässer wie Flüsse, Seen und Meer. Überschwemmungen aus Abwasseranlagen gelten in Deutschland ausdrücklich nicht als Hochwasser. Ein gesetzlich festgeschriebenes Schutzniveau gibt es nicht. Die Länder müssen Hochwasserrisikomanagementpläne erstellen und öffentlich zugänglich machen. Dazu gehören Gefahren- und Risikokarten, die für verschiedene Wiederkehrintervalle Ausmaß der Überflutung, Wassertiefen und bei Bedarf Fließgeschwindigkeiten darstellen.
In Österreich werden Schutzziele wie HQ30 für untergeordnete Objekte, HQ100 als Standardschutz und HQ150 als Ausbaugrad für Wildbäche angestrebt. Höhere Schutzgrade sind bei besonderem Bedarf möglich, etwa für die Stadt Wien. Eine Hochwassersimulation auf Grundlage von Geländevermessung soll Schadenrisiken für Objekte in drei Kategorien darstellen und über HORA, die Hochwasserrisikozonierung Austria, abrufbar sein.
In der Schweiz wurde im Juni 1877 das Bundesgesetz über die Wasserbaupolizei erlassen. Von 1982 bis 2002 waren zwei Drittel der Gemeinden der Schweiz einmal von Hochwasser betroffen. Gefahrenkarten weisen unterschiedlich gefährdete Gebiete aus und führen zu Auflagen für Bauten. Beim großen Hochwasser von 2005 lagen solche Karten in einem Drittel der Gemeinden vor; dort stimmten sie größtenteils mit den betroffenen Gebieten überein. Nur 10 Prozent des Hochwassers betrafen Gebiete außerhalb der markierten Gefahrengebiete. Zugleich drohen rund zwei Dritteln aller Gebäude in der Schweiz Schäden durch Oberflächenabfluss; die Hälfte davon steht laut Hochwasser-Gefahrenkarte in gefahrenfreien Gebieten.
Die Niederlande nutzen differenzierte Schutzniveaus. In einigen Landesteilen besteht Schutz gegen ein HQ 1.250, während ein Großteil der Randstad gegen ein Ereignis geschützt wird, das statistisch einmal in 10.000 Jahren vorkommt. Rijkswaterstaat ist für nationalen Hochwasserschutz zuständig, also große Wasserstraßen und Küstenschutz; regionale Ziele verfolgen die 26 Waterschappen. In den USA legte das US Army Corps of Engineers den Hochwasserschutz auf ein 230-jährliches Hochwasser fest. Nach der Überflutung von New Orleans wurde deutlich, dass dieses Schutzniveau nicht ausreicht.
