Rand­voll, nur nicht bre­chen

Das Unmögliche wollen, das Undenkbare denken und das Unsägliche sagen, haben stets gleiche Früchte getragen: Du musst, wenn die Träume sich scheiden, zuletzt das Unleidliche leiden.» Auch in der Schweiz wird Franz Grillparzer, der österreichische Schriftsteller der Romantik, gerade im Kontext von Überlegungen zum Überlastfall gern zitiert. «Das Undenkbare denken» ist beinahe schon ein geflügeltes Wort im Hochwasserschutz und als Ausgangsbasis für die Überlastkonzepte am Alpenrhein entscheidend.

Das Unmögliche wollen …

 … muss man für die Hochwassersicherheit am Alpenrhein nicht. Die vom Projekt Rhesi angestrebte Erhöhung der Abflusskapazität ist durchaus umsetzbar und bedeutet einen sehr hohen Sicherheitsgewinn für die Anrainer. Das heutige Gerinne kann 3100 m³/s zum Bodensee durchleiten. Dieser Bemessungsabfluss entspricht einem HQ₁₀₀, kommt also im Durchschnitt einmal in 100 Jahren vor – er kann aber selbstverständlich jeder­zeit eintreten. Rhesi sieht vor, den Alpenrhein auf ein HQ₃₀₀, also 4300 m³/s, auszubauen. Geschuldet ist diese Abflusserhöhung dem immensen Schadenspotenzial, das im Rheintal vorhanden ist.

Ein heute eintretendes 300-jährliches Hochwasser würde die Schutzbauten überlasten. Dammbrüche und grossflächige Überflutungen von besiedeltem Gebiet wären somit wahrscheinlich und könnten auf Schweizer Seite Schäden von 2.5 Milliarden Franken nach sich ziehen. Auf österreichischer Seite könnten Schäden bis zu 3.2 Milliarden Franken entstehen. Gründe für diese hohen Zahlen sind unter anderem ein zunehmender Siedlungsdruck, die Steigerung der vorhandenen ­Werte sowie Bauten, die nicht auf Hochwassergefah­ren abgestimmt sind. Da Gebäude im Regelfall nicht auf einen Dammbruch ausgelegt werden, ist Letzteres ­jedoch nichts Ungewöhnliches.

Um den neu angestrebten Ausbauabfluss durch das Rheintal sicher in den Bodensee leiten zu können, wurden sechs Basisvarianten einer Fliessquerschnitts­erhöhung untersucht (vgl. Abbildungen oben). Letztlich kristallisierten sich aus diesen Varianten die Vorgaben für das Generelle Projekt heraus, das derzeit erarbeitet wird.

Vom Grundsatz her wird die angestrebte Kapazitäts­erhöhung mittels Gerinneaufweitung innerhalb der bestehenden Dämme erreicht. Zur Sicherstellung der Dammstabilität und für Unterhaltsarbeiten bleiben mindestens 15 m des Vorlands am wasserseitigen Dammfuss bestehen. Kolke, die zu gefährlichen Unterspülungen des Damms bis hin zur Breschenbildung führen können, lassen sich somit verhindern. Mit einer derartigen Kapazitätserhöhung könnte nun der Eindruck entstehen, dass die Hochwasserschutzproble­matik nach der Umsetzung von Rhesi am Alpenrhein für zukünftige Generationen gelöst ist.

Das Unsägliche zu sagen …

 … bleibt Wasserbauern und Naturgefahrenfachleuten jedoch nie erspart: Es gibt keinen absoluten Schutz vor Naturgefahren. Jedoch ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit eines Systemversagens äusserst gering zu halten. Bei einem Hochwasser führenden Fluss versagt das System, wenn es zu einem unkontrollierten Fluten von Gebieten kommt, die dafür nicht vorgesehen sind. 

Bis zum Bemessungsabfluss, nach Umsetzung von ­Rhesi also bis 4300 m³/s, läuft ein Hochwasser in geordneten Bahnen ab, in diesem Fall innerhalb der ­Dämme. Das ­Freibord, der Abstand zwischen dem Wasserspiegel und der Dammoberkante – bei Brücken das Mass bis zur ­Brückenunterkante –, ist eingehalten. Die Dämme werden folglich nicht überströmt, und Treibgut wie Schwemmholz und andere vom Fluss mitgeführte Dinge sollten zu keinen Verklausungs­erscheinungen an Brücken ­führen.

Erhöht sich der Abfluss weiterhin, tritt der Überlastfall ein. Der Wasserspiegel steigt, es kommt zu einer Verringerung des Freibords und damit zu einer Belastungserhöhung der Dämme. Flussdeiche, die nicht darauf ausgelegt sind, sind nun akut gefährdet. Spätestens bei einer Überströmung der Dämme ist ein Dammbruch wahrscheinlich. Ein beachtlicher Teil des Wassers würde in diesem Fall das eingedeichte Flussbett verlassen, und verheerende Schäden können die Folge sein. Das System kollabiert. 

Das Undenkbare zu denken, …

 … sprich: den Überlastfall in die Planung miteinzu­beziehen war für die Beteiligten an Rhesi folglich unumgänglich. Die grundlegende Frage dabei war, ob Abflüsse, die über dem Bemessungsereignis liegen, im Gerinne bleiben oder aus diesem ausgeleitet werden sollten. Beim Verbleib des überschreitenden Abflusses innerhalb der Dämme müssen diese und der Fliessquerschnitt darauf ausgelegt sein. Bei einer Ausleitung muss das Wasser entweder über Abflusskorridore – im Vorfeld aus­ge­schiedene, überflutbare Flächen – in den Bodensee oder in dafür bestimmte Rückhalteräume im Tal gelei­tet werden.

Auch Kombinationen von Abflusskorridoren in Verbindung mit Rückhalteräumen wurden betrachtet. Selbst eine Ableitung des Wassers über einen Stollen in den Walensee lag den Verantwortlichen als Studie vor. Ausserdem wurden Überlegungen angestellt, inwieweit ein Hochwasserrückhalt in den ­Stauseen im Einzugsgebiet des Alpenrheins möglich wäre. 

Die bereits vorhandene Breite des Alpenrheins mit seinen ausgedehnten Vorländern, ohnehin anstehende Dammsanierungen und die grossen anfallenden Wassermengen bieten die Nutzung des Gerinnes für Überlastabflüsse an. Konzeptionell sieht Rhesi nun vor, bis zum Extremereignis, dem sogenannten EHQ, das Freibord zu nutzen und den Abfluss bis 5800 m³/s bordvoll in den Bodensee strömen zu lassen. Bei einer weiteren Überschreitung des Abflusses, EHQ+ genannt, wird einem Systemversagen durch eine gesicherte Dammüberströmung entgegengewirkt.

Bei hohen Abflüssen herrscht ein starker Geschiebetrieb im Fluss, der durch ein Aufreissen der   Flusssohle noch verstärkt wird. Daher liegt der Wasserspiegelermittlung stets eine gewisse Unschärfe zugrunde. Dies ist bei der Planung eines Freibords zu berücksichtigen. Eingehende Betrach­tungen verschieden hoch angesetzter Freiborde und die Berücksichtigung der Topografie führten letztlich zur Bestvariante in Bezug auf den Überlastfall.

Differenziertes Freibord

Im Projektgebiet werden drei Abschnitte unterschieden. Etwa oberhalb von Mäder/Kriessern sind die Dämme auch für Überlastabflüsse bereits ausreichend hoch. Sie bleiben hier auch zukünftig nicht überströmbar. Zwischen Mäder und Diepoldsau liegt ein wenig besiedelter Bereich, der sich für Entlastungen anbietet. Hier werden Abflüsse, die über 5800 m³/s (EHQ+) liegen, beidseits über abgesenkte Dämme entlastet. Die Dammhöhe der in diesem Abschnitt überströmbaren Dämme ist auf das Dimensionierungsereignis von 4300 m³/s mit Berücksichtigung des Freibords abgestimmt. Dies lässt im Idealfall auch den bordvollen Durchfluss eines EHQ zu.

Unterhalb dieser Entlastungsstelle, entlang der dicht besiedelten Gebiete zwischen Widnau/Diepoldsau und der ­Mündung, ergibt sich das Freibord aufgrund der Un­schärfe der Wasserspiegellagenberechnung. Im besten Fall strömt das EHQ folglich mit einem eingeschränkten Freibord innerhalb der Dämme ab. Ein Überschwappen aufgrund von Wellenbildung ist jedoch möglich, da das hier angesetzte Freibord die Energielinie nicht berücksichtigt.

Der Bestvariante liegt also eine differenzierte Berücksichtigung des Freibords zugrunde. Dies hat den Vorteil, dass die tatsächlich vorhandene Gerinnekapazität gut ausgenutzt werden kann und eine Entlastung an einem vorher festgelegten Ort stattfindet. Die zu entlastende Wassermenge wird somit möglichst niedrig gehalten, und Notfallplanungen können effektiv im Vorfeld auf das Entlastungsgebiet abgestimmt werden. 

Durch die Inanspruchnahme der annähernd ­maximalen Gerinnekapazität auch unterhalb der Entlastungsstelle bleibt der Geschiebetrieb ähnlich hoch. Daher können Auflandungen im Entlastungsbereich, die wiederum einen negativen Einfluss auf die Entlastungsmenge hätten, vermieden werden. Die Anordnung einer ungesteuerte Entlastung in Form von Dammscharten hilft letztendlich, Fehler zu vermeiden. Gesteuerte Entlastungen müssen unterhalten werden, können technische Defekte haben und verlangen, falls sie nicht ­automatisiert werden, im Ereignisfall eine Bedienung. Letzteres wäre wohl eine Bürde, um die sich keiner in der Verantwortung Stehende reissen dürfte.

Das Unleidliche …

 … sollte nach der Umsetzung von Rhesi in weite Ferne rücken. Dem überzeugenden Konzept sollte es jedenfalls erspart bleiben, dass «die Träume sich scheiden».

Anmerkung

Dem vorliegenden Artikel liegt der Beitrag «Zukunft Alpenrhein – Definition Freibord und Überlastfall» von Dominik Schenk, Markus Schatzmann, André Meng, Ueli Schälchli zugrunde, erschienen im Tagungsband des Internationalen Symposiums «Wasser- und Flussbau im Alpenraum» 2014 in Zürich.