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Prognosen für die Abfluss- und Stauregelung am Neckar bei Starkregenereignissen

11.10.2021

Starkregenereignisse in urbanen Regionen können die Wasserstände in staugeregelten Wasserstraßen sprunghaft ansteigen lassen. Insbesondere können Regenwassereinleitungen bei Niedrigwasserabfluss, wie sie vor allem bei Sommergewittern auftreten, ein Vielfaches des Abflusses in der Wasserstraße betragen. Auf diese schnellen Abflussänderungen muss die Abfluss- und Stauregelung an der unterhalb liegenden Stauanlage vorausschauend reagieren, da ansonsten für die Schifffahrt die Gefahr von Brückenanfahrungen oder Grundberührungen besteht.

Als Folge des Klimawandels sind Extremwetterereignisse mit Starkregen künftig häufiger zu erwarten. Aus diesem Grund entwickelt die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) derzeit ein Prognosesystem, mit dessen Hilfe die Einleitungen rechtzeitig vorhergesagt werden können, sodass das für die Abfluss- und Stauregelung an der unterhalb liegenden Staustufe verantwortliche Betriebspersonal vorausschauend reagieren kann.

Die Entwicklung des Prognosesystems findet im Rahmen eines Forschungsprojekts des BMVI-Expertennetzwerks statt. Als Pilotprojekt wird der Nesenbach betrachtet, der als Hauptsammler der Stuttgarter Kanalisation bei Starkregen große Mengen Mischwasser in den Neckar einleitet. Etwa sechs Kilometer unterhalb der Einleitung liegt die Neckar-Staustufe Hofen.

Das Prognosesystem basiert auf hochauflösenden Niederschlagsprognosen mit einem Vorlauf von zwei Stunden. Hierzu arbeitet die BAW eng mit dem Deutschen Wetterdienst zusammen. Mit Hilfe eines stark vereinfachten Modells der Stuttgarter Kanalisation werden regeninduzierte Einleitungen aus dem Nesenbach in den Neckar vorhersagt. Darüber hinaus berechnet das Prognosesystem einen optimierten Wasserstands- und Abflussverlauf für die Staustufe Hofen. Dies ermöglicht dem Betriebspersonal, frühzeitig auf die ankommende Abflusswelle zu reagieren und die Wasserstandschwankungen auf ein für die Schifffahrt unschädliches Maß zu begrenzen.

Derzeit implementiert die BAW einen Prototyp des Prognosesystems. Die Abflussvorhersagen für den Nesenbach werden bereits in Zusammenarbeit mit der Neckar AG, die die Wasserkraftwerke am Neckar betreibt, getestet. Anschließend soll der Prototyp um die Komponente zur Unterstützung bei der Abfluss- und Stauregelegung ergänzt werden. Damit trägt das Forschungsprojekt dazu bei, die Schifffahrt auf dem Neckar resilienter gegenüber extremen Wetterereignissen und dem Klimawandel zu machen.

Das BMVI-Expertennetzwerk ist das verkehrsträgerübergreifende Forschungsformat in der Ressortforschung des BMVI. Unter dem Leitmotiv "Wissen - Können - Handeln" haben sich sieben Ressortforschungseinrichtungen und Fachbehörden des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) 2016 zu einem Netzwerk zusammengeschlossen. Ziel ist es, drängende Verkehrsfragen der Zukunft unter anderem in den Bereichen Klimawandel, Umweltschutz, alternde Infrastruktur und Digitalisierung zu erforschen und durch Innovationen eine resiliente und umweltgerechte Gestaltung der Verkehrsträger zu ermöglichen.

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