M5 Überschwemmungs- und Schwemmlandebene

Thema

Überschwemmungen entstehen, wenn ein Flussbett über seine Aue hinausläuft. Dieser Vorgang tritt natürlicherweise alle ein bis fünf Jahre auf und fällt genau mit dem Hauptabfluss zusammen, der das Flussbett bis zum Ufer füllt. Dieser Abfluss ist der Hauptfaktor für die Entstehung der Aue im Laufe der Zeit.

Die Häufigkeit von Überschwemmungen wird durch die Analyse der Abflussmengen bestimmt: Die Gumbel-Verteilung oder, falls diese nicht ausreicht, eine allgemeinere Verteilung von Extremwerten beschreibt die Reihe der maximalen jährlichen Abflüsse eines Flusses. Diese Anpassung ermöglicht es, den zu erwartenden Abfluss für jede beliebige Wiederkehrperiode abzuschätzen. Innerhalb dieser Reihe markiert der Hochwasserstand die genaue Schwelle, ab der die Überschwemmung der Aue beginnt.

Die Strömung in der Aue unterscheidet sich grundlegend von der Strömung im Flussbett selbst: Sie ist deutlich langsamer, da sie auf größere Unebenheiten sowie Vegetation und Hindernisse trifft, die im Flussbett fehlen. Zudem ist sie zweidimensional und flacher. Die zweidimensionalen Saint-Venant-Gleichungen für Flachwasser bilden die physikalische Grundlage der am weitesten verbreiteten hydraulischen Hochwassermodelle zur präzisen Darstellung des Abflusses über die Aue.

Die Aue wirkt als Puffer gegen die eindringenden Hochwasser: Sie speichert Wasser während des Hochwassers, wodurch der sonst flussabwärts gerichtete Spitzenabfluss gedämpft wird. Das gespeicherte Wasser wird nach dem Rückgang des Hochwassers langsam wieder abgegeben, wodurch die Dauer des gesamten Abflussganges verlängert wird. Die seitliche Verbindung zwischen Flussbett, Aue und Grundwasserleiter ist in diesem Prozess von entscheidender Bedeutung: Während des Hochwassers sickert das in die Aue eindringende Wasser in den Untergrund und speist so den lokalen Grundwasserleiter.

Die ökologische Bedeutung von Hochwassern ist ebenso grundlegend wie ihre hydraulische: Das Konzept des Hochwasserpulses beschreibt, wie diese periodische Verbindung zwischen Fluss und Aue die biologische Produktivität des gesamten Uferökosystems maßgeblich beeinflusst. Auen halten einen erheblichen Teil des vom Fluss transportierten Sediments zurück und reduzieren so die flussabwärts transportierte Fracht. Sie filtern Nährstoffe und Schadstoffe, bevor diese weiter gelangen, und zählen dank all dieser Prozesse zu den fruchtbarsten Ackerböden der Welt.

Das zu erwartende Verhalten dieses gesamten Systems umfasst eine Dämpfung des Hochwasserscheitels um zehn bis vierzig Prozent bei jedem Überqueren einer Aue sowie eine Verlängerung des Abflussganges, der sich um das Zwei- bis Fünffache seiner ursprünglichen Dauer verlängern kann. Vom Überlaufen des Flussbetts, mit dem dieses Dokument beginnt, bis zu der Verlängerung des Abflussganges, mit der es endet, über die Hochwasserhäufigkeit, den Abfluss über die Aue, die Hochwasserdämpfung und die ökologische Rolle des Hochwasserpulses hinweg, bewirken das Hochwasser und seine Aue, dass der Fluss sich nie auf ein einziges Flussbett beschränkt, sondern periodisch über das von ihm umgebene Gebiet hinaustritt.

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