Hochwasser – Entstehung, Einflussfaktoren und Typisierung

Was ist Hochwasser?

Hochwasser entsteht, wenn ein Fließgewässer mehr Wasser führt, als durch sein natürliches Flussbett abgeleitet werden kann. In der Folge tritt das Wasser über die Ufer, überflutet angrenzende Flächen und gefährdet Siedlungen, Verkehrswege, landwirtschaftliche Flächen sowie technische Infrastrukturen. Hochwasser ist ein natürliches Phänomen, das grundsätzlich in jedem Flussgebiet auftreten kann. Fachsprachlich spricht man dabei von „Abflussereignissen, die über dem Mittelwasser liegen“, wobei Mittelwasser die langjährig gemittelte Höhe des Wasserspiegels ist.

Wie ordnet man die Stärke eines Hochwassers ein?

Eine konkrete Einordnung der Höhe eines Hochwassers ist die Angabe des Pegels, entweder als absolute Kenngröße oder relative zum Mittelwasser. Die Pegelhöhe an einem Standort gibt Informationen, ob etwa eine Überflutung von Schutzanlagen droht. Um die Höhe eines Hochwassers in einen langjährigen Kontext zu bringen, bedient man sich der sogenannte Wiederkehrzeit. Sie beschreibt statistisch, wie oft ein Hochwasser mit einer bestimmten Abflussmenge im Mittel auftritt. Eine häufig verwendete Gliederung wäre:

• HQ10: Hochwasser mit einer durchschnittlichen Wiederkehrzeit von 10 Jahren
• HQ100: Hochwasser, das im Mittel alle 100 Jahre zu erwarten ist
• HQextrem: Extreme Hochwasserereignisse, die über das HQ100 hinausgehen

Wichtig: Eine Wiederkehrzeit von 100 Jahren (als HQ100 bezeichnet) bedeutet nicht, dass ein solches Ereignis nur einmal in 100 Jahren auftritt. Vielmehr ist es statistisch gesehen im langjährigen Mittel einmal in diesem Zeitraum zu erwarten. Mehrere schwere Hochwasserereignisse in kurzem zeitlichem Abstand sind durchaus möglich. Zu beachten ist auch, dass die Wiederkehrzeiten von einem stabilen System ausgehen. Wenn durch den Klimawandel oder Änderungen im Flusssystem – seien sie natürlich oder durch menschliche Aktivität entstanden – generell die Häufigkeiten von extremen Pegelständen zunimmt, wird ein ehemals 100-jährliches Event auch sukzessive häufiger vorkommen und vielleicht zum zehnjährlichen Event werden.

Wie entsteht Hochwasser?

Hochwasser entsteht, wenn mehr Wasser in ein Gewässer gelangt, als dieses aufnehmen und abführen kann. Dies geschieht vor allem durch folgende Ursachen (die häufig auch in Kombination vorkommen können):

• Sturzfluten: Kurze, sehr intensive Niederschläge – etwa durch Gewitterzellen oder lokale Starkregenereignisse – führen schnell zu hohen Abflussmengen. Besonders betroffen sind kleine und mittelgroße Einzugsgebiete.
• Lang andauernder Regen: Bei mehrtägigem Dauerregen sind die Böden irgendwann gesättigt. Das Wasser kann nicht mehr versickern und fließt oberflächlich in die Gewässer ab. So können auch großräumige Überflutungen entstehen.
• Frostboden oder ausgetrocknete Böden: Sowohl gefrorene als auch extrem trockene Böden nehmen kaum Niederschlag auf, wodurch das Wasser ungehindert oberflächlich abfließt. Dies erhöht die Fließgeschwindigkeit in Richtung Fluss – mit massivem Einfluss auf die Hochwasserdynamik. Dieser Effekt wird durch den Klimawandel verstärkt: Nach langen Trockenperioden fällt der Starkregen oft auf verhärtete, ausgetrocknete Böden – das Risiko von Sturzfluten steigt erheblich.
• Schneeschmelze: Vor allem im Frühling kann schnelles Abschmelzen großer Schneemengen zu einem rapiden Wasseranstieg führen.
• Regen-auf-Schnee-Flut: wenn Regen auf eine Schneedecke fällt, verbindet sich das Regenwasser mit dem Schmelzwasser des Schnees und kann so ein Hochwasser auslösen.
• Verklausungen: Treibgut wie Äste oder Geröll, im Winter Eisschollen können Brücken und Durchlässe blockieren. Staumengen bauen sich auf, die sich beim plötzlichen Durchbruch als Flutwelle entladen.
• Natürliche Damm- oder Bergrutschbildung: Rutschungen, Muren oder Gerölllawinen können Bäche und Flüsse aufstauen und Flussaufwärts für Überflutungen sorgen. Kommt es zum Bruch des natürlichen Dammes, tritt das Wasser unkontrolliert aus und führt Flussabwärts zu Überflutungen.
• Versagen technischer Bauwerke: Dämme oder Deiche können durch Überlastung, schlechte Wartung oder Baufehler brechen und so katastrophale Überschwemmungen auslösen.
• Sturmfluten: An den Küsten entstehen Sturmfluten durch Winddruck und extreme Wetterlagen, die mit Ebbe und Flut interagieren. Auch wenn Sturmfluten weit in Flüsse hineindrücken können, gelten sie als eigene Kategorie des Hochwassers und werden hier im Weiteren nicht näher behandelt.

Als ein typischer mitteleuropäischer Fluss wurde für die Elbe und ihre Zuflüsse berechnet, dass 22 Prozent der Hochwasserereignisse auf langandauernden Regen zurückgehen, 20 Prozent auf Regen-auf-Schnee-Ereignisse, 17 Prozent auf Schneeschmelze, 18 Prozent auf Wolkengüsse und zehn Prozent auf Sturzfluten (Nied et al., Journal of Hydrology, 2014).

Welche Faktoren verstärken Hochwasser?

Neben den direkten Ursachen gibt es zahlreiche Einflussfaktoren, die Hochwasser häufiger, heftiger oder schneller auftreten lassen – viele davon sind menschengemacht. Eine wichtige Komponente ist der Klimawandel, der Extremereignisse häufiger macht und langanhaltende Wetterlagen begünstigt. Wechsel zwischen langen Trockenphasen und intensiven Niederschlägen führen zu häufigeren Hochwasserlagen. Ausgetrocknete Böden können kein Wasser aufnehmen – Sturzfluten nehmen zu.

Verheerende Versiegelung

Verheerende Folgen hat weiterhin die Versiegelung der Landschaft, die bewirkt, dass Regen nicht versickert, sondern direkt in die Kanalisation und von dort in die Flüsse geleitet wird. Der Effekt wird dann noch verstärkt, wenn Retentionsräume fehlen, in dem Hochwasser kontrolliert aufgenommen und verzögert abgegeben werden kann. Begradigte und vertiefte Flüsse führen dazu, dass das Wasser schneller abfließt und natürliche Rückhalteräume fehlen. Deiche und fehlende Auenflächen wiederum zwingen das Wasser in das Flussbett, ohne dass es in die Breite ausweichen kann – die Hochwasserwelle verstärkt sich entsprechend.

Einflüsse des Flusssediments

Häufig übersehen wird, dass veränderter Sedimenthaushalt die Dynamik eines Flusses verändern kann. Wenn etwa durch Sandabbau oder Aufstauung im Oberlauf Sedimentfracht fehlt, schneiden sich Flüsse tiefer ein, worauf wiederum die Uferbänke instabil werden und sich das Flussbett verbreitern kann. Wird auf der anderen Seite mehr Sediment als üblich als Flussfracht mobilisiert (etwa durch Starkregen oder mehr Bodenerosion in den Zuflüssen) und im Folgenden abgelagert, wird das Flussbett dadurch flacher – der Fluss wird sich dann schneller in die Breite ausdehnen und für Überflutungen sorgen.

Übergeordnete Betrachtung ist wichtig

Generell gilt, dass häufig das Zusammenspiel ungünstiger Faktoren die Stärke und die Schadenwirkung eines Hochwassers verstärkt. Eine isolierte Betrachtung von einzelnen Auslösern und verstärkenden Faktoren wird daher in der Regel zu keiner ausreichenden Prävention führen.