Hochwasserschutz und Flussbauten2

Buhnen bei Niedrigwasser

Vielfach verwendetes Bauwerk zur Regulierung bzw. Leitung eines Flusses bzw. Stromes ist die Buhne.

Sie hat je nach Höhe des Wasserstandes verschiedene Aufgaben. Besonders wichtig sind ihre Eigenschaften bei Niedrigwasser- und Hochwasserführung eines Fließgewässers.

Bei Niedrigwasser lenkt die Buhne das Wasser in die Strommitte und führt dazu, dass die Schifffahrt mehr Wasser im Bereich der Schifffahrtsrinne zugeführt bekommt. Dennoch sorgt sie besonders in Gefällstrecken ebenfalls für eine Abschwächung der Strömung. Bei Niedrigwasser sind die sogenannten Hochwasserbaken als grüne bzw. rote Masten mit entsprechender Kennzeichnung auf der Buhnenspitze zu sehen. In der Regel ragt die Buhne bei Niedrigwasserführung weit aus dem Wasser heraus. Vielfach sind dann die Anlandungen von Schlamm, Sand, und Kies freigelegt. Sie wurden bei Hochwasser in der Beruhigungszone abgelegt.

Auf obiger Aufnahme von Google-Earth (Niederrhein bei Lobith) lässt sich eindrucksvoll der Einfluss der Buhnen im Flusswasser erkennen. Ich habe die wichtigsten Auswirkungen markiert und mit Ziffern versehen, auf die ich hier kurz hinweisen möchte. Am Ende der Buhne ragt das Bauwerk bis weit in die Flussmitte hinein und sorgt hier für eine Strömungsberuhigung im Wirbelbereich (1). Wirbel entstehen hier, weil zum Einen Teile des Flusswassers in die Mitte des Flusses/Stromes (3) gelenkt werden, andererseits aber in der Beruhigungszone (2) zurückgehalten werden.

Buhnen bei Hochwasser

Im nachfolgenden Bild von Google-Earth sehen wir eine Hochwasserlage vom Rhein bei Düsseldorf.

Die Buhnen sind überschwemmt, doch man kann sie anhand des Verhaltens des Wassers deutlich erahnen. Der Schiffer sagt auch: "das Wasser lesen". Was man aus dem Wasser lesen kann, habe ich hier eingezeichnet. Auf diesem Bildanschnitt sind zwei Buhnen zu erkennen und auf der im Bild oberen Buhne sieht man sogar die Hochwasserbake herausragen. Sie kennzeichnet die vordere Spitze des Bauwerkes und ist ein wertvoller Hinweis für die Schifffahrt zur Orientierung im Flussbett und natürlich auch dafür, dass sie nicht über die Buhnen fahren und mit ihnen kollidieren. Die Baken sind auch bei Dunkelheit zu erkennen, denn sie tragen einen Reflektor der das Licht zurückgibt bzw. von den Radargeräten des Schiffes erkannt wird.

Sehr schön sieht man die nun große Beruhigungszone hinter der Bake. Die Strömung wird gebrochen und zeigt sich an kleinen Wellen hinter der Buhne. Doch auch im Oberstrom der Buhne sorgt die Stauung des Flusswassers gleichzeitig für eine Strömungsberuhigung.

Nachfolgend ein weiteres Bild von Google-Earth eines Stromabschnittes des Rheins bei Düsseldorf bei Hochwasser. Wichtige Details habe ich gekennzeichnet.

Leitwerke

Leitwerke dienen dazu (wie der Name schon sagt) das Wasser zu leiten - ihm eine bestimmte Richtung zu geben.

So zeigt die nachfolgende Aufnahme vom Google-Earth ein Leitwerk in der Mosel bei Pfalzel.

Leitwerke sind in der Regel in Außenkurven eingebracht. Die Hauptwassermassen und somit auch die stärkste Strömung werden vom Außenkurvenbereich abgehalten und verhindern somit besonders bei Hochwasser die Veränderung des Flusslaufes. Ohne das Leitwerk würde die Strömung massiv am Ufer entlang streichen und für starke Auskolkungen im Ufersaum sorgen. Ein Nebeneffekt ist besonders bei Mittelwasserstand auch eine Strömungsberuhigung und so ergibt sich nicht selten eine zusätzliche Stillwasserzone, was den Fischen und Wasservögeln zu Gute kommt.

Die nachfolgende Aufnahme von Google-Earth zeigt Bauwerke die oftmals aus Schüttsteinen - lose Aufschüttung von Steinquadern, besteht. Sie sorgt für einige Stillwasserflächen, die besonders für die Fische nötig sind, um ablaichen zu können. Schüttsteine werden gerne genommen, da sich zwischen ihnen Schlamm und Sand ablagern kann, was zur Ansiedlung von typischen Flusspflanzen führt. Schüttsteine werden in der Regel nur dort verwendet, wo keine extremen Strömungen auftreten, welche zur Abtragung der Steine führen könnten.

Ich habe die Strömungsverhältnisse eingetragen: Mehrere Stillwasserflächen (2) sind in den beckenartigen Teilbereichen auszumachen, dennoch kann gleichzeitig Frischwasser einströmen und verbrauchtes Wasser abgeführt werden. Die Strömung des Hauptflussbereiches sorgt also durch Brechung der kleinen Leitwerke für ein kleines Zirkulationssystem. Zu sehen ist auch eine Fahrrinnenbegrenzungstonne. Sie ist an der Mosel rot am rechten Rand der Fahrrinne. (In Fließrichtung gesehen) Die linke Fahrrinnenbegrenzung wird durch grüne Tonnen oder Baken angezeigt.

Alle Aufnahmen sind Screenshots von Google-Earth mit Einzeichnungen von mir.

Schleusen/Staustufen und Wehre

Schleusen sind dazu da, um Höhenunterschiede im Verlauf eines Flusses zu überwinden und stehen meist auch im Zusammenhang mit Wehren (Staustufen). Je nach Gefälle des Flusses oder Kanals müssen Schleusen bzw. Staustufen in geringeren Abständen gebaut werden - je stärker das Gefälle eines Flusses, desto mehr Schleusen sind nötig um die großen Höhenunterschiede zu überwinden, gleichzeitig jedoch nur Staustufen mit geringer Fallhöhe bauen zu müssen.

Besonders zahlreiche Schleusen finden sich zb. an Saar, Mosel und Neckar. Die Höhenunterschiede sind Geländeabhängig. So beträgt der Höhenunterschied zwischen Unterwasser und Oberwasser an der Staustufe Trier-Mosel bei rund 7,20 Metern, die nächstgelegene Staustufe flussabwärts (Detzem) weist einen Höhenunterschied von 9 Metern auf. Die Schleuse Kanzem/Saar überwindet einen Höhenunterschied von 11 Metern. Am Beispiel Mosel die Übersicht der Schleusen:

Nachfolgend eine Skizze (Quelle: WSA Trier mit freundlicher Genehmigung) zum Prinzip der Staustufen/Wehre bei NW und MW. Jede der Staustufe zeichnet sich durch den Oberwasser (2) und Unterwasserbereich (1) aus. Je nach Flussgefälle sind die Staubecken größer oder kleiner. Schifffahrtsrinnen (3) müssen erst am Ende des so genannten hydrostatischen Staus ausgebaggert werden, weil die Wassertiefe im Unterwasser einer Schleuse bzw. einer Staustufe (4) stetig abnimmt. So können Flüsse auch bei wenig Wasserzufuhr in den niederschlagsärmeren Jahreszeiten schiffbar bleiben, denn nur eine festgelegte Mindestabgabemenge wird an den Staustufen, Wehren bzw. Kraftwerken abgegeben, damit die Flüsse nicht austrocknen. Staustufen sind also immer dort angebracht, wo ein starkes Gefälle herrscht und/oder in Sommermonaten genügend Wasser zu gewährleisten.

Bei Hochwasser sieht das Ganze folgender Maßen aus:

Quelle der beiden o.g. Skizzen: Andreas Wagner

Die Staustufen/Wehre (4) werden abgesenkt und so der natürliche Flussverlauf ist wieder hergestellt. Das Hochwasser kann ungehindert über die Wehre abfließen. Es sei an dieser Stelle nochmals erläutert, dass Staustufen nicht zu einer Hochwasserverstärkung oder Erhöhung einer Hochwasserwelle führen. Staustufen und Wehre sind so gesteuert, dass sie sich ständig den Abflussmengen anpassen. Es werden also keine künstlichen "Flutwellen" erzeugt. Siehe hierzu auch die Rubrik "häufige Fragen" (FAQ)

Hier nachfolgend eine Luftbildaufnahme von Google-Earth mit Einzeichnungen der wichtigsten Bauwerke von mir:

Unterwasser (1) Oberwasser (2) Staustufe (4) mit Wehr 1 (W1) Wehr 2 (W2) und Wehr 3 (W3) Obertor der Schleuse (6) Untertor der Schleuse (7) Schubleichter in Schleusenkammer (8) Sportbootschleuse (9)

Die Wehre (W1 bis W3) sind bei Niedrigwasser und Mittelwasser nicht überströmt. Bei dieser Wasserführung strömt das Wasser durch das Kraftwerk (5) und dient zur Stromerzeugung. Erst wenn zuviel Wasser abfließt (am Beispiel der Staustufe Trier sind es 400 Kubikmeter pro Sekunde), erst dann wird den Abflussmengen entsprechend der Abfluss zusätzlich über die Wehre geregelt. D.h. die Wehre können gesenkt werden und das Wasser fließt dann darüber hinweg. Bei Hochwasser gleichen sich die Wehre dem ursprünglichen Flussverlauf an; sprich sie sind ganz flach gelegt und das Wasser kann ungehindert abfließen.

Stauanlage mit Schleuse Trier (Draufsicht)

Aufnahme: Screenshot von Google-Earth mit Einzeichnungen von mir.

Wehranlage Trier (*Standpunkt siehe oben in der Draufsicht)

Wehranlage mit Eintragungen zu Wasserständen

Mit dem blauen Pfeil habe ich den Stand des Hochwassers angezeigt. Die Wehranlage war inklusive der Wehrpfeiler komplett überströmt und das Wasser reichte bis an die Plattform des Kraftwerkes. Eingezeichnet ist das HHW seit dem Moselausbau. Am 21.12. zeigte der Pegel Trier einen Wasserstand von 11,28 Meter an. Eingezeichnet habe ich auch den Wasserstand von 3,20 Meter (MW), welche vorherrschte zum Zeitpunkt der Aufnahme.

Abschließend noch eine Aufnahme vom Rekordhochwasser aus dem Jahr 1993 mit überfluteter Wehranlage Von Feyen aus zu sehen, ergab sich zum Stand von 11,20 Metern diese Aufnahme:

wird bald fortgesetzt!

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