Hochwasserschutz – Simulation für den Ernstfall

In Talsperren aufgestaute Flüsse versorgen die Bevölkerung mit Trinkwasser, schützen vor Hochwasser und erzeugen regenerativen Strom. Viele der 370 Staumauern in Deutschland wurden im letzten Jahrhundert errichtet.

Für sehr extreme Hochwasser, wie sie durch den Klimawandel in Zukunft theoretisch möglich werden könnten, sind sie oft nicht ausgelegt und müssen dementsprechend angepasst werden.

So auch die Talsperre Lehnmühle im sächsischen Erzgebirge, für welche der Umbau der Hochwasserentlastungsanlage anhand eines Miniaturmodells an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) geplant wurde.

„Die Talsperre Lehnmühle stellt zusammen mit der Talsperre Klingenberg einen wichtigen Bestandteil des Hochwasserschutzes im Südraum Dresdens dar. Die Talsperre wurde so gebaut, dass sie selbst Extremhochwassern standhält, wie sie statistisch nur alle 10.000 Jahre vorkommen. Aufgrund der Hochwasserereignisse in den letzten Jahren mussten die statistischen Kennzahlen jedoch angepasst werden. Um den nun höheren Sicherheitsanforderungen zu entsprechen, werden wir die hydraulische Leistungsfähigkeit des Bauwerks steigern. Dazu soll ab 2017 die aus insgesamt 11 Wehrfeldern bestehende Hochwasserentlastungsanlage umgebaut werden“, so Michael Humbsch, Projektverantwortlicher bei der Landestalsperrenverwaltung Sachsen, Betrieb Oberes Elbtal.

Um den Umbau auf Grundlage wissenschaftlicher Daten optimal zu planen, hat das Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft (IWS) der HTWK Leipzig im Auftrag der Landestalsperrenverwaltung die Talsperre im Maßstab 1 : 8 nachgebaut. Genauer gesagt wurde für die Planungen ein Teil der Hochwasserentlastungsanlage nachgebildet.

„Unser Modell dient der Verdeutlichung der komplexen Strömungen, die beim Abfließen eines Hochwassers durch die Entlastungsanlage der Staumauer auftreten. Im Vergleich zu rein theoretischen Berechnungen können Messungen an einem Modell genauere Ergebnisse liefern. Außerdem können wir Umbaumaßnahmen im Miniaturmaßstab testen und ihre Auswirkungen auf das Bauwerk prüfen“, erklärt Tilo Sahlbach vom Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft.

Eingebunden ist das Talsperrenmodell in das Wasserbaulabor der HTWK Leipzig. Hier sind auf einer Fläche von 350 Quadratmetern hydraulische Großversuche möglich. Kernstück des Labors sind drei leistungsstarke Pumpen, die einen Wasserdurchfluss von 540 Litern pro Sekunde erzeugen können. Im Modell der Talsperre Lehnmühle lassen sich so Extremhochwasser simulieren, wie sie nur alle hundert, tausend oder gar alle zehntausend Jahre vorkommen.

Auf Grundlage der Forschungsarbeiten an der HTWK Leipzig hat die Landestalsperrenverwaltung im Sommer 2016 einen Planungsentwurf für den Umbau vorgelegt. Voraussichtlich im Frühjahr 2017 soll mit den Baumaßnahmen begonnen werden.

Hintergrund: Hochwasserentlastung in der Talsperre Lehnmühle
Mit einer 50 Meter hohen Staumauer und einem Rückhaltevolumen von rund 22 Millionen Kubikmetern Wasser gehört die Talsperre Lehnmühle zu den großen Talsperren in Deutschland. Sie wurde von 1926 bis 1930 gebaut und staut die Wilde Weißeritz auf, die im Erzgebirge entspringt und bei Dresden schließlich als Vereinigte Weißeritz in die Elbe mündet. Der Stausee funktioniert bei Hochwassern wie ein Puffer und schützt so zahlreiche Orte im Südraum Dresdens vor Überschwemmungen. Bei extremen Hochwassern fließt ein Teil der Wassermenge über die Hochwasserentlastungsanlage der Talsperre ab. Die Überlauföffnungen im oberen Teil der Staumauer funktionieren ähnlich einem Notüberlauf in der Badewanne. Denn würde ein Hochwasser ungehindert die Krone der Staumauer überfließen, könnte das die Standsicherheit und Funktionsfähigkeit des Bauwerks einschränken. Mit dem geplanten Umbau wird die Leistungsfähigkeit der Hochwasserentlastungsanlage erhöht.