Bewirtschaftung staatlicher Wasserspeicher

In Bayern werden durch 25 staatliche Wasserspeicher sowie zwei Flutpolder insgesamt rund 200 Millionen m³ Rückhalteraum für den Hochwasserschutz und ein Betriebsraum von etwa 180 Millionen m³ für die Niedrigwasseraufhöhung zur Verfügung gestellt. In den letzten Jahren rückte neben dem Hochwasserschutz die Niedrigwasseraufhöhung der Gewässer immer mehr in den Fokus der Talsperren. Diese Aufgabe wird mit unterschiedlichen Ansätzen bewältigt. Exemplarisch seien hier drei Speicher und deren Vorgehensweise genannt.

Trinkwassertalsperre Frauenau

Die Aufgabe dieser Talsperre ist es, Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung für große Teile des Bayerischen Waldes zur Verfügung zu stellen. Es wird versucht einen möglichst hohen Füllgrad des Speichers zu erreichen. Niedrigwasserphasen lassen sich daher am Seewasserpegel gut erkennen. Die drei Grafiken der Jahre 2018 bis 2020 zeigen anhand der Auswertung des zur Verfügung stehenden Betriebsraumes zur Rohwasserlieferung, in Prozent, die unterschiedlichen Füllstände an und lassen damit einen Rückschluss auf Umfang und Verteilung der Niederschläge im Einzugsgebiet zu.

Im Jahr 2018 konnte der Betriebsraum trotz guter Schneelage nicht zu 100% gefüllt werden. Die im Sommer ausbleibenden Niederschläge ließen den Seepegel sinken, so dass 40% des Betriebsraumes bis Dezember zur Rohwasserlieferung in Anspruch genommen werden mussten. Nachfolgende Grafik stellt den Verlauf des zur Trinkwasserversorgung verfügbaren Betriebsraumes in Prozent dar.

Abbildung 1: Speicherfüllgrad in Prozent der Trinkwassertalsperre Frauen in 2018

Im darauffolgendem Jahr 2019 konnte eine Angleichung des Niederschlagsverhaltens an die langjährigen Aufzeichnungen festgestellt werden. Im Frühjahr floss reichlich Schneeschmelze und Niederschlag dem Speicher zu. Dies zeigt sich durch einen länger anhaltenden Füllgrad von 100% während des Frühjahrs und zum Anfang des Sommers. Im weiteren Jahresverlauf blieben die Niederschläge im erhofften Umfang jedoch aus. Die Niederschlagsmenge erreichte mit 1.107mm nur 89% des durchschnittlichen Jahresniederschlages von 1.244mm. Auch der Speicherzufluss konnte mit 0,914m³/s im Jahresmittel den langjährigen mittleren Zufluss von 1,04m³/s nicht erreichen. Nachfolgende Grafik zeigt den Verlauf des zur Trinkwasserversorgung vorgesehenen Betriebsraumes in Prozent für das Jahr 2019.

Abbildung 2: Speicherfüllgrad in Prozent der Trinkwassertalsperre Frauen in 2019

Die Niederschlagsverteilung im Jahr 2020 war gegenüber den Vorjahren deutlich gleichmäßiger. Die Gesamtmenge erreichte mit 1.098mm jedoch nicht den langjährigen Mittelwert von 1.230mm. Wie die untenstehende Grafik zeigt war das Frühjahr ungewöhnlich trocken, jedoch normalisierte sich der Niederschlag im Laufe des Jahres 2020. Der Betriebsraum zur Trinkwasserversorgung konnte im Jahr 2020 nicht zu 100 Prozent gefüllt werden.

Abbildung 3: Speicherfüllgrad in Prozent der Trinkwassertalsperre Frauen in 2020

Der mittlere Zufluss lag mit 0,917m³/s unter dem des Jahres 2019. Auch der Niederschlag fiel mit 1.098mm geringer als im Vorjahr aus.

Donau-Altmühlüberleitung

Die unterschiedliche Niedrigwasserbewirtschaftung durch das Überleitungssystem Donau-Main wird anhand der Seewasserstände am Großen Brombachsee und dem Steuerpegel Hüttendorf an der Regnitz deutlich. Hier sollen wieder die Jahre 2018 bis 2020 herangezogen werden, um die Niedrigwassersituation näher zu verfolgen. Aufgetragen sind in nachfolgender Grafik der Seewasserstand im Großen Brombachsee und der Pegel Hüttendorf als Steuerpegel der Donau-Main Überleitung.

Abbildung 4: Seepegel Großer Brombachsee in den Jahren 2018 bis 2020

Obige Grafik zeigt, dass im Jahr 2018 der Große Brombachsee einen wesentlichen Beitrag zur Stützung des Pegels an der Regnitz, einhergehend mit einer starken Absenkung des Sees, leisten musste, da nicht zu jeder Zeit Donauwasser in das Maingebiet übergeleitet werden konnte. In den darauffolgenden Jahren "normalisierte" sich die Niederschlagssituation zusehends. Nachfolgend eine Grafik zur Abgabe aus dem Großen Brombachsee mit der erkennbaren starken Belastung im Jahr 2018.

Abbildung 5: Abgabe des Großen Brombachsees an das Unterwasser in den Jahren 2018 bis 2020

Die obige Grafik verdeutlicht die ungewöhnliche große Abgabe in 2018 mit bis zu 11m³/s im August, während 2019 die Überleitung aus der Donau in das Maingebiet keinen großen Einschränkungen unterlegen war. Die trockenen Niederschlagsphasen gegen Ende September bis in den Dezember 2020 sind auch hier zu erkennen.

Sylvensteinspeicher

Der Sylvensteinspeicher dient neben der Niedrigwasseraufhöhung der Isar vorrangig dem Hochwasserschutz. Der Seepegel ist daher, je nach Jahreszeit, auf einem bestimmten Niveau zu halten, um den benötigten Hochwasserrückhalteraum bereitzustellen. Hierzu exemplarisch nachfolgende Grafik mit Darstellung des Seepegels und des Betriebsraumes zur Niedrigwasseraufhöhung für das Jahr 2020.

Abbildung 6: Seepegel des Sylvensteinspeicher im Jahr 2020

Aussagen über die Wirkung des Speichers bei Niedrigwasser liefert die Darstellung des Zuschusswassers am Isarpegel in Bad Tölz.

Der Sylvensteinspeicher trägt immer dann zur Niedrigwasseraufhöhung bei, wenn mehr Wasser aus dem Speicher abgegeben wird, als diesem zufließt. Die dabei abgegebene Zuschusswassermenge berechnet sich aus der Differenz (Qab minus Qzu) integriert über die Zeit. Sie entspricht dem Wasservolumen, das dem Speicher im Zuge der Niedrigwasseraufbesserung verloren geht. Ohne Speicherwirkung wäre der Mindestabfluss am Pegel Bad Tölz im Jahr 2020 an 69 Tagen unterschritten worden.

Die vor Ort im Bereich der Wetterstation im Jahr 2018 gemessene Niederschlagshöhe betrug 1.424mm (Regen und Schnee) und lag damit 18% unter dem langjährigen Mittelwert der Jahre 1960 bis 2017 von 1.734mm. Dies führte dazu, dass auch der Speicherzufluss bei 13,95m³/s und damit 13% unter dem langjährigen Mittelwert seit Beginn der Teilrückleitung (17,7m³/s) lag.

Die zur Niedrigwasseraufbesserung der Isar im Jahr 2018 abgegebene Wassermenge (Zuschusswassermenge) betrug 30,80 Mio.m³. Damit konnte die nach Bescheid für Bad Tölz vorgesehene Mindestwassermenge über das gesamte Jahr sichergestellt werden. Mit der Darstellung des Pegels Bad Tölz ohne Speicherwirkung zeigt der dunkelgelbe Bereich in der nachfolgenden Grafik das Zuschusswasser.

Abbildung 7: Abfluss Isar ohne Regulierung der Talsperre und sich daraus ergebendes Wasserdefizit in 2018

In Trockenzeiten hat der Sylvensteinspeicher die Aufgabe der Niedrigwasseraufhöhung der Isar. Daher können über das abgegebene Zuschusswasser Rückschlüsse auf die Niederschlagshöhe und -verteilung gezogen werden. Eine Entspannung der Situation war 2019 gegeben, da nur 12,67 Mio.m³ (30,8 Mio.m³ in 2018) der Isar zugeführt werden mussten. Der Niederschlag lag mit 1.702mm nur 1,5% unter dem langjährigen Mittelwert. Nachfolgende Grafik zeigt diese fast "Normalsituation".

Abbildung 8: Abfluss Isar ohne Regulierung der Talsperre und sich daraus ergebendes Wasserdefizit in 2019

Die erforderliche Niedrigwasseraufbesserung in 2020 zeigt in der folgenden Grafik deutlich, dass das Frühjahr zu trocken ausgefallen ist, und der Niederschlag im Laufe des Jahres kontinuierlich und ausreichend fiel. Trotzdem betrug die Jahresmenge des gemessenen Niederschlags nur 1.516mm (Regen und Schnee) und lag damit 12% unter dem langjährigen Mittelwert der Jahre 1960 bis 2019 von 1.725mm.

Abbildung 9: Abfluss Isar ohne Regulierung der Talsperre und sich daraus ergebendes Wasserdefizit in 2020

Ab Mitte Mai benötigte die Isar fast kein weiteres Zuschusswasser, um den Pegel Bad Tölz halten zu können. Der Jahresmittelwert des Speicherzuflusses lag 2020 bei 14,72m³/s und damit 16,3% unter dem langjährigen Mittelwert seit Beginn der Teilrückleitung in Krün. Die zur Niedrigwasseraufbesserung der Isar im Jahr 2020 abgegebene Wassermenge (Zuschusswassermenge) betrug 19,33 Mio.m³ und lag damit wieder höher als 2019 mit 12,7 Mio.m³.

Fazit

Die verschiedenen Beispiele zeigen, dass jeder Speicher in einer Niedrigwasserphase einer individuellen Steuerung bedarf, um den Abfluss in den Gewässern zu stützen. Auch in den letzten Jahren wurden die staatlichen Talsperren ohne nachteilige Auswirkungen auf die Funktionen Trinkwasserversorgung und Hochwasserschutz in vollem Umfang dieser Aufgabe gerecht.