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Auswirkung derGeschiebebewirtschaftungauf die Hochwasserverhältisse der

Ober- und Mittelelbe

Dipl.-Ing. P. Faulhaber

BAW-Kolloquium – Karlsruhe - 22. Mai 2003

BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe • Hamburg • Ilmenau

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Testat zur Testat zur Geschiebebewirtschaftung

Ursprünglich Testat nur fürGeschiebezugabe in der Erosionsstrecke

basierend auf bisherigen Untersuchungen im Rahmen derPG Erosionsstrecke (WSD Ost, WSA Dresden, BAW, BfG)

Politischer Rahmen

Testat für alle unmittelbaren Eingriffe inden Geschiebehaushalt der deutschen

Binnenelbe

Änderung der Testataufgabe

GeschiebebewirtschaftungGeschiebebewirtschaftung

Definition der Definition der GeschiebebewirtschaftungGeschiebebewirtschaftung::Alle Maßnahmen zur unmittelbaren Steuerung des Geschiebehaushaltes

Arten der Arten der GeschiebebewirtschaftungGeschiebebewirtschaftungI. Geschiebeumlagerungen: gebaggertes Material wird in Nähe

der Entnahmestelle wieder eingebracht

II. Geschiebezugabe: Material von außerhalb (Aue, Steinbruch)wird dem Fluss zugeführt

Welche Maßnahmen werden künftig an der Elbeumsetzbar sein zur Sicherstellung der

Schifffahrtsbedingungen ?

Ausbaumaßnahmen - gestoppt

strombauliche Unterhaltungsmaßnahmen - gestopptGeschiebebewirtschaftung - erwartungsgemäß eher wiederrealisierbar als andere Maßnahmen

Bei Aussagen zur HW-Wirkung wurde voneinem Baggerbedarf ausgegangen, dernicht durch Strombaumaßnahmen verringertwird.

Elbe-Sonderfall:keine Umsetzung bisheriger Unterhaltungs- und Ausbauziele. Nur noch

Erhaltung des Zustandes vor dem Hochwasser August 2002.

I Geschiebeumlagerungen

In der Bilanz wird dem Flussweder Material entnommen noch zugegeben.

• An Stellen, an denen es nicht möglich oder unwirtschaftlich ist, dieTransportkapazität dem Geschiebedargebot mittels strombaulicher Maßnahmendauerhaft anzupassen.

• Beseitigung lokaler Anlandungen• Zugabe in Übertiefen bzw. Bereiche mit starkem Transportvermögen in direkter

Nähe der Entnahme

Wo ?

Wie ?

13 2654

100 110 105137 139

112

7 10 10 14 79

11

35

2733

62

68102

114

0 0 0 0,5 40

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

2,6 57,8 126,6 141,0 155,0 167,9 185,0 214,8 275,0 321,0 338,0 388,8 500,6 536,2

suspendierter Sand aus der Sohle

Geschiebe

Elbe - km (Messstellen)

mittlere jährliche Fracht(10³ t/a)

Jahresreihe: 1987 - 1998

Frachtlängsschnitt der Elbe

Oberlauf MittelelbeÜbergang

UmlagerungsmassenUmlagerungsmassen

• stabile Sohle mit Transitgeschiebe• Anlandungen in Teilbereichen der Fahrrinne• Baggerintervalle häufig größer als ein Jahr• Massen je Stelle und Baggerung: < 8.000 t/a

Oberlauf

Mittelelbe

• stark veränderliche Sohle; Transportkörper• natürliche Umlagerung bereits unter MQ erheblich• Fehltiefen über gesamten Querschnitt (Furten, „falsche Übergänge“)

• Umlagerungen regelmäßig / Massen wesentlich größer• Massen je Stelle und Baggerung: bis 160.000 t/a

4444100 4444200 4444300 4444400 4444500 4444600 44447005892100

5892200

5892300

5892400

5892500

Rechtswert [m]

Hochwert [m]

BAW BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAUKarlsruhe

Elbe - ReststreckeNaturmessungen

Differenzdarstellung Messung 0 - Baggerung

Maßstab = 1 : 3000

Referat W2Auft. Nr. 98 316456

Da tum: 30.06.99Anlage:

F IKS, Vers ion 2.3 - 03.1999, Bundes ans talt für Wass erbau, AB5 - 07.07.99

Farbzuordnung:> -1.800 m> -1.600 m> -1.400 m> -1.200 m> -1.000 m> -0.800 m> -0.600 m> -0.400 m> -0.200 m+/- 0.020 m< 0 .200 m< 0 .400 m< 0 .600 m< 0 .800 m< 1 .000 m< 1 .200 m< 1 .400 m< 1 .600 m< 1 .800 m

Naturversuch untere Mittelelbe: Präventiv - Baggerung

Differenzdarstellung der Null-Messung und derBaggerung (16.000 t)

Nachweismethoden:

Untersuchungen in derNatur und im hydraulischen

Modell

ca. 100 m

Differenzdarstellung der Baggerung und der Messung 1

4444100 4444200 4444300 4444400 4444500 4444600 44447005892100

5892200

5892300

5892400

5892500

Rechtswert [m]

Hochwert [m]

BAW BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAUKarlsruhe

Elbe - ReststreckeNaturmessungen

Differenzdarstellung Baggerung - Messung 1

Maßstab = 1 : 3000

Referat W2Auft. Nr. 98 316456

Da tum: 30.06.99Anlage:

F IKS, Vers ion 2.3 - 03.1999, Bundes ans talt für Was serbau, AB5 - 07.07.99

Farbzuordnung:> -1.800 m> -1.600 m> -1.400 m> -1.200 m> -1.000 m> -0.800 m> -0.600 m> -0.400 m> -0.200 m+/- 0.020 m< 0.200 m< 0.400 m< 0.600 m< 0.800 m< 1.000 m< 1.200 m< 1.400 m< 1.600 m< 1.800 m

Differenzdarstellung der Messung1 und der Messung 2

4444100 4444200 4444300 4444400 4444500 4444600 44447005892100

5892200

5892300

5892400

5892500

Rechtswert [m]

Hochwert [m]

BAW BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAUKarlsruhe

Elbe - ReststreckeNaturmessungen

Differenzdarstellung Messung 1 - Messung 2

Maßstab = 1 : 3000

Referat W2Auft. Nr. 98 316456

Da tum: 30.06.99Anlage:

F IKS, Vers ion 2.3 - 03.1999, Bundes ans talt für Was s erbau, AB5 - 07.07.99

Farbzuordnung:> -1 .800 m> -1 .600 m> -1 .400 m> -1 .200 m> -1 .000 m> -0 .800 m> -0 .600 m> -0 .400 m> -0 .200 m+/- 0.020 m< 0 .200 m< 0 .400 m< 0 .600 m< 0 .800 m< 1 .000 m< 1 .200 m< 1 .400 m< 1 .600 m< 1 .800 m

Geschwindigkeit desBaggerlochs: 3,2 m/d

Änderung der Sohlhöhen imBereich der natürlichenSchwankungsgrößen

Bewertung der Geschiebeumlagerungen

Durch Geschiebeumlagerungen kommt esnicht zur Erhöhung der Hochwasserstände:die WSV übernimmt die Arbeit des Flusses

• Durch Zugabe in Übertiefen und Bereiche mit ausreichendemTransportvermögen kein Wasserspiegelanstieg.

• Kleinräumige Vergleichmäßigung der Sohlhöhen im Bereichder natürlichen Schwankungsgrößen.

• Kein Einfluss auf den großräumigen Geschiebehaushalt.

II Geschiebezugabe• dient der großräumigen Erosionsreduktion (wird ergänzt durch

bauliche Maßnahmen)

• Sicherung ökologischer und schifffahrtlicher Belange

• gleicht vorhandenes Geschiebedefizit aus

• natürliche Bedingungen an der Sohle bleiben weitest-gehenderhalten (dynamische Stabilisierung)

II Geschiebezugabe in Erosionsstrecke der Elbe

Torgau

Wittenberg

Mühlberg

Prettin

Belgern

Wörblitz

Klöden

120

Vergleich von Sollwerten(basierend auf Feststofftransportmessungen zwischen Mühlberg

und Wittenberg, BfG) und realisierten Jahreszugabemassen

ZeitraumKalenderjahr

Sollwert der Zugabe-masse

[t/a]

ZugegebeneMasse

[t/a]

Differenz

[t/a]1996 82.000 11.200 - 70.8001997 72.000 31.200 - 40.8001998 70.000 51.300 - 18.7001999 85.000 36.500 - 48.5002000 48.5002001 20.0002002 53.9002003 0

Geschiebezugaben an der Elbe 1996 bis 2003

Vergleich von Sollwerten(basierend auf Feststofftransportmessungen zwischen Mühlberg

und Wittenberg, BfG) und realisierten Jahreszugabemassen

ZeitraumKalenderjahr

Sollwert der Zugabe-masse

[t/a]

ZugegebeneMasse

[t/a]

Differenz

[t/a]1996 82.000 11.200 - 70.8001997 72.000 31.200 - 40.8001998 70.000 51.300 - 18.7001999 85.000 36.500 - 48.5002000 48.5002001 20.0002002 53.9002003 0

Geschiebezugaben an der Elbe 1996 bis 2003

2002: Jahr mit zwei Hochwasserereignissen und somitgroßem Sollwert der Zugabe. Nach dem

Augusthochwasser fand jedoch keine Zugabe mehr statt.(Erst seit voriger Woche liegt die Zustimmung der Elbe-Anliegerländer zur Wiederaufnahme der

Geschiebebewirtschaftung vor).

Durch Aussetzen der Geschiebezugabe schreitet dieErosion fort. Eine versäumte Zugabe kann nicht

vollständig nachgeholt werden.

Nachweismethodik / Geschiebezugabe Elbe

• Naturmessungen im Rahmen von Planung + Erfolgskontrolle(Peilungen, Wasserspiegelfixierungen, lokaler Wasserstand im Zugabebereich)

• Modellrechnungen im Rahmen von Planung + Erfolgskontrolle(Szenarienrechnungen mit FTM: unterschiedliche Zugabestrategien)

• Zugabebedingte Entwicklungen werden durch natürliche hydro- undmorphologische Dynamik überlagert

• Nachweise entsprechender Entwicklungen (Wasserspiegel undSohlhöhen) nur langfristig möglich

• Lokale Sohlaufhöhungen im Zugabebereich sind nachweisbar(für mehrere Monate; rascher Abbau bei nächstem HW)

• worst-case-szenario: HQ10 ca. 1 dm; HQ100 ca. 0 dm

Ergebnisse / Geschiebezugabe Elbe

Auswirkung der Zugabe auf die Entwicklung der Wasserspiegellagen

Entwicklung der Wasserspiegellagen zwischen 2000 und 2020mit jährlichen Zugabe von 48.000 t Geschiebe

Auswirkung der Zugabe auf die Entwicklung der Wasserspiegellagen

Entwicklung der Wasserspiegellagen zwischen 2000 und 2020mit jährlichen Zugabe von 48.000 t Geschiebe

Forderung:

HW-Änderung unter Berücksichtigung des Zieles„Kompensation der Erosionswirkung“ bewerten

(Wasserspiegelverfall bei HHQ seit 1961 ca. 1 bis 2 dm)

Bewertung der Geschiebezugabe

• Dosierungen auf Zugabestrecken und Durchfluss abgestimmt• Flächenhaftes Einbringen• Wechsel der Zugabestrecken• ständige Kontrolle und Anpassung

Keine über die natürliche Sohlenumlagerunghinausgehende Aufhöhungen der Sohle

Geschiebezugabe beeinträchtigt dasHochwasserschutzniveau nicht

Schlussfolgerungen

Geschiebebewirtschaftung(Geschiebeumlagerung und Geschiebezugabe)

hat keine Auswirkung auf die Hochwasserstände und

auf den Wellenablauf bei Hochwasser

Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit !

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