A1 Überschwemmungen

Thema

Überschwemmungen entstehen, wenn der Abfluss eines Flusses, also das Volumen des Oberflächenabflusses, die Aufnahmekapazität des natürlichen Flussbetts oder der lokalen Topographie übersteigt. Genau dieser Überschuss führt dazu, dass das Wasser in die Aue um das Flussbett herum überläuft. Dieser Prozess umfasst den Niederschlag im Einzugsgebiet, die Versickerung durch den Boden und die hydrologische Reaktion des Einzugsgebiets darauf.

Die hydrologische Reaktion des Einzugsgebiets bestimmt auch die Art der Überschwemmung: Sturzfluten treten innerhalb von Minuten bis Stunden auf und kommen in kleinen Einzugsgebieten mit wenig durchlässigem Boden vor, während langsame Überschwemmungen Tage oder sogar Wochen andauern und in viel größeren Einzugsgebieten auftreten. Genau die Größe des Einzugsgebiets und die Durchlässigkeit seines Bodens bewirken, dass derselbe Starkregen je nach Niederschlagsort so unterschiedliche Auswirkungen hat.

Die Vorsättigung des Bodens ist der wichtigste verstärkende Faktor in diesem gesamten Prozess: Ist der Boden bereits vor dem Regen mit Wasser gesättigt, kann er keinen weiteren Niederschlag mehr aufnehmen. Dies führt dazu, dass der Anteil des Niederschlags, der als Oberflächenabfluss abfließt, drastisch ansteigt und sich dem Punkt annähert, an dem praktisch das gesamte fallende Wasser oberflächlich abfließt, anstatt im Boden zu versickern.

Das Hochwasserabflussdiagramm stellt diesen gesamten Prozess zeitlich dar: Es beschreibt, wie der Flussabfluss zunächst zunimmt, wenn der Oberflächenabfluss das Flussbett erreicht, dann einen Höchstwert erreicht und schließlich in eine Abflussphase eintritt, in der der Abfluss wieder auf sein normales Niveau zurückkehrt. Genau diese Kurvenform fasst in einer einzigen Abbildung zusammen, wie das Einzugsgebiet auf den hochwasserauslösenden Niederschlag reagiert hat.

Die flussabwärts gerichtete Ausbreitung dieser Hochwasserwelle wird durch die Saint-Venant-Gleichungen beschrieben. Das kinematische Wellenmodell ist die in der Praxis am häufigsten verwendete vereinfachte Darstellung dieser Gleichungen. Durch diese flussabwärts gerichtete Ausbreitung tritt der im oberen Teil des Einzugsgebiets entstandene Überschussabfluss schließlich im unteren Bereich, flussabwärts des Ortes des ursprünglichen Niederschlags, über die Ufer.

Ausgehend von dem Abfluss, der die Kapazität des Kanals übersteigt – mit dem dieses Dokument beginnt –, bis hin zur stromabwärts gerichteten Ausbreitung der Hochwasserwelle, einschließlich der Bodensättigung, die den Abfluss verstärkt, und des Hydrographen, der das gesamte Hochwasser darstellt, erfordert die Vorhersage von Hochwassern notwendigerweise die Kombination von Modellen, die Niederschlag in Abfluss umwandeln, mit eindimensionalen und zweidimensionalen hydraulischen Modellen, die dann dasselbe Wasser verfolgen, während es sich durch den Kanal und über die Aue bewegt.

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