Niedrigwasserereignisse im Rheingebiet: Das Niedrigwasser im Herbst 1971

Hydrometeorologische Situation

Mit Ausnahme von Mai, Juni und November wiesen im Rheingebiet (von regionalen Abweichungen abgesehen) alle Monate des Jahres 1971 unterdurchschnittlichen Niederschlag auf. Im bei weitem trockensten Monat Juli fielen nur 20-50% des Normalniederschlags. Der August brachte häufiger Gewitter, die zu einer sehr unterschiedlichen Niederschlagsverteilung führten. Während der durchschnittliche Monatsniederschlag in den meisten Teilen des Einzugsgebiets um 20-60% unterschritten wurde, fielen am Oberrhein, in Mittelhessen sowie im Mosel- und nördlichen Eifelgebiet bis zu 130% des Normalwerts. Insbesondere der September, aber auch der Oktober, waren wiederum sehr trocken, mit einem fast flächendeckenden bzw. im Oktober weit verbreiteten monatlichen Niederschlagsdefizit von über 50%. Ergiebige Niederschläge traten erst wieder ab Mitte November auf. Diese gingen bis ins Tiefland in Schneefälle über, so dass am 20./21. November fast überall eine geschlossene Schneedecke vorhanden war. Mit Ausnahme der höheren Lagen taute der Schnee bis zum Monatsende wieder. [14][15]
Hinsichtlich der Temperaturverhältnisse waren der Juli und August 1971 überdurchschnittlich warm (bis zu 2,3 °C bzw. 2 °C über dem Normalwert). Die Zahl der Sommertage (Höchsttemperatur mindestens 25 °C) lag am Oberrhein deutlich über dem langjährigen Mittel. In Karlsruhe wurde am 19. August die Spitzentemperatur von 36,4 °C gemessen. Auf einen relativ kühlen September folgte ein überdurchschnittlich warmer Oktober, dessen milde Witterung sich bis in den November hinein fortsetzte. Der Wintereinbruch in der zweiten Novemberhälfte führte für diesen Monat dennoch zu einer unterdurchschnittlichen Monatsmitteltemperatur. [1][14][15]

Ablauf des Niedrigwassers

Durchflussverlauf Niedrigwasser 1971
Abb. 1: Durchflüsse (Tagesmittelwerte: 01.09.-30.11.1971) an ausgewählten Pegeln im Rheingebiet

Vom Herbst 1920 bis Dezember 1921 traten im Rhein vier ausgeprägte Niedrigwasserphasen auf (Abb. 2). Die erste reichte von Anfang November bis Ende Dezember 1920. In der zweiten Dezemberhälfte stellten sich insbesondere oberhalb des Neckars (Pegel Maxau) außerordentlich niedrige Durchflüsse ein. Die zweite Niedrigwasserphase von Mitte/Ende Februar bis April/Mai 1921 wurde durch die Schneearmut des Winters begünstigt und dauerte am längsten. Beispielsweise wurde am Pegel Köln der langjährige mittlere Niedrigwasserdurchfluss (MNQ1891-1920) vom 27. Februar bis zum 20. Mai (83 Tage) kontinuierlich unterschritten. Oberhalb der Mosel traten Ende März an einigen Pegeln (z.B. Worms, Kaub) extrem niedrige Durchflüsse auf. Im späteren Frühjahr und Sommer konnte der Schmelzwasserzufluss aus dem Alpenraum die aufgrund des Niederschlagsdefizits nur geringen Zuflüsse aus dem Mittelgebirge zwar nicht kompensieren, verhinderte jedoch das Auftreten extrem niedriger Wasserstände. Als zum Herbst hin bei kühleren Temperaturen die Schmelzwasserspende ins Stocken geriet, war im Rhein eine dritte Niedrigwasserphase zu beobachten, die von September bzw. Oktober (Oberrhein) bis Anfang November anhielt. Am Pegel Köln wurde der geringste Durchfluss am 31. Oktober registriert, der weniger als zwei Drittel vom MNQ1891-1920 aufwies. Die Niederschläge im November waren zu gering, um eine weitere Niedrigwasserphase im Rhein zu verhindern. Diese erstreckte sich von Ende November bis Ende Dezember. An einigen Pegeln (z.B. Andernach, Rees) wurde erst im Dezember das Durchflussminimum erreicht.
An den Hauptnebenflüssen des Rheins begann im Juni/Juli 1921 eine ausgedehnte Niedrigwasserwasserphase, die - mehr oder weniger unterbrochen durch den Novemberniederschlag - bis Ende Dezember andauerte (Abb. 2). An der Mosel bei Cochem trat bereits am 28. Juli der geringste Durchfluss des Jahres auf, der nur 37% des langjährigen mittleren Niedrigwasserdurchflusses (MNQ1901-1920) erreichte.

Schadensbilanz

Rhein Niedrigwasser 1971 Krausaue/Rüdesheimer Aue
Abb. 2: Rhein bei Rüdesheim: Die in den Jahren 1966-1970 erstellten Strömungsleitwerke um Krausaue (Flussmitte vorn) und Rüdesheimer Aue (Flussmitte hinten), erstmalig sichtbar beim Niedrigwasser 1971 (Foto: Bundesanstalt für Wasserbau, Verkehrswasserbauliche Zentralbibliothek, Nr. HB17)

Das ausgedehnte Niedrigwasser im Jahr 1971 führte zu einem Rückgang der Beförderungsmenge auf dem Rhein. Die Tonnenkilometer-Leistung (Frachtgewicht x Entfernungskilometer) der Güterschifffahrt ging dort gegenüber dem Vorjahr um 9,6 % zurück, bundesweit betrug das Defizit 7,8 %. Frachtschiffe mit dem Ziel Oberrhein konnten nur an 44 Tagen mit voller Ladung fahren, 1970 war dies an 287 Tagen möglich. Im Oktober/November 1971 vollzog sich der Güterschiffsverkehr zum Oberrhein im Mittel nur mit weniger als 50 % der möglichen Auslastung. Die Personenschifffahrt auf dem Rhein konnte dagegen auf ein lukratives Jahr zurückblicken. [2][6][11]
Das Niedrigwasser brachte große Mengen von Müll an den trocken gefallenen Ufern ans Tageslicht. Anfang November 1971 wurden im Rahmen einer Sofortaktion von rund 2100 amtlichen und ehrenamtlichen Mitarbeitern über 1000 km Rheinufer gesäubert. Etwa 1000 LKW-Ladungen mit angeschwemmten Stoffen wurden zur Mülldeponie transportiert. [3]
Haushalt und Gewerbe beanspruchten im Jahr 1971 erhöhte Wassermengen. Durch die lang anhaltende Trockenheit sanken die Grundwasserstände - teilweise forciert durch eine gesteigerte Trinkwasserförderung - weit unter das langjährige Mittel. [4]
Bestehende und geplante Großkraftwerke im Rheingebiet gerieten aufgrund ihrer Wärmeemissionen durch Einleitung von Kühlwasser in die Flüsse in die Kritik. Nicht zuletzt drang auch die Problematik der starken Rheinverschmutzung durch Abwasser (s.u.) im Niedrigwasserjahr 1971 tiefer in das Bewusstsein von Wasserwirtschaft, Öffentlichkeit und Politik. [3][4][5][7]

Stoffliche Belastung

Wasserbeschaffenheit Rhein 1971
Abb. 3: Wasserbeschaffenheit des Rheins im Zeitraum 1.10.-30.11.1971 an der Messstelle Braubach (Rhein-km 580,7) im Vergleich zum Durchfluss (Pegel Kaub, Tagesmittelwerte) (nach Daten aus [8] ). Die waagerechten Linien stellen die Jahresmittelwerte der in gleicher Farbe dargestellten Parameter dar.

Beträchtliche Einleitungen von nicht oder nur unzureichend geklärtem Abwasser entlang des Rheins führten in Verbindung mit der außerordentlich geringen Wasserführung dazu, dass das Jahr 1971 in Hinblick auf die Wasserbeschaffenheit zu den Hauptlastjahren in der Geschichte des Flusses zählt. Im letzten Quartal nahm die Konzentration der gelösten organischen Stoffe im Rhein ab Karlsruhe erheblich zu. Die Niedrigwasserführung bewirkte geringere Fließgeschwindigkeiten und von daher günstige Bedingungen für eine hohe Selbstreinigungsleistung, die jedoch vom Sauerstoffdargebot limitiert wurde. Die Selbstreinigungsprozesse verringerten zwar den Anteil leicht abbaubarer organischer Stoffe, Konzentration und Anteil der vor allem aus Industrieabwässern stammenden schwer abbaubaren organischen Substanzen nahmen jedoch zu. Wie es Abb. 3 wiedergibt, waren daher die Messergebnisse für den KMnO4-Verbrauch zur Zeit der extremen Niedrigwasserphase besonders hoch (gilt auch für den nicht dargestellten CSB), während der BSB5, der den Gehalt an leicht abbaubaren organischen Substanzen charakterisiert, an diesen Tagen unterdurchschnittliche Werte aufwies. [7][10][13]
Die dauerhaft niedrige Sauerstoffkonzentration mit sehr kritischen Minima (z.B. Monatsmittelwert Oktober bei Mainz 1,7 mg/l, Messwerte Braubach in Abb. 3) hatte zur Folge, dass ein hoher Anteil des Stickstoffs in Form von Ammonium vorlag. Bei einer umfangreichen Untersuchung des Niederrheins am 26./27. Oktober wurden mit 2,8 - 12,0 mg/l Ammonium-N noch weit höhere Konzentrationen analysiert als in Abb. 3 dargestellt. Auch die Chloridkonzentration des Rheins war während des extremen Niedrigwassers erhöht. An der Messstelle Bimmen/Lobith nahe der niederländischen Grenze wurde am 9. November das dortige Jahresmaximum von 336 mg/l Chlorid gemessen (Jahresmittel: 231 mg/l). Bei der Niederrhein-Beprobung vom 26./27. Oktober wurde eine Spannweite von 153-539 mg/l Chlorid ermittelt. [8][10][12]
Untersuchungen des Rheins auf schwer abbaubare organische Substanzen im November zeigten, dass mineralölbasierte Organika bereits unterhalb von Basel ein Konzentrationsmaximum aufwiesen. Der Belastungsschwerpunkt für andere Organika lag vor allem im Raum Mannheim-Ludwigshafen. [9]

Quellen, Literatur, Berichte

  • [1] Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (1971/72): Monatlicher Witterungsbericht. - Amtsblatt des Deutschen Wetterdienstes 19 (1971): I-VI, 1-150, Offenbach/M.
  • [2] Anonymus (1972): Binnenschiffahrt transportierte 230 Mill. t. - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen 99 (3): 85-86, Duisburg
  • [3] Arbeitsgemeinschaft der Länder zur Reinhaltung des Rheins (Hrsg.) (1972): Die Verunreinigung des Rheins und seiner wichtigsten Nebenflüsse in der Bundesrepublik Deutschland. - Zwischenbericht über den Stand 1971. 1-43, Anl., [Düsseldorf]
  • Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein (Hrsg.) [1972]: Chemische, physikalische, biologische und bakteriologische Untersuchungen. Januar - Dezember 1971. - Dritter Bericht der Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein: 1-121, Anh.
  • Banat, K., Förstner, U. & Müller, G. (1972): Schwermetall-Anreicherung in den Sedimenten wichtiger Flüsse im Bereich der Bundesrepublik Deutschland - eine Bestandsaufnahme. - Vorläufiger Bericht aus dem Laboratorium für Sedimentforschung der Universität Heidelberg: I-V, 1-230, Heidelberg
  • [4] Bundesminister des Innern (1972): Wasserwirtschaftlicher Jahresbericht 1971 des Bundesministers des Innern (BMI). - Wasserwirtschaft 62 (8): 236-239, Stuttgart
  • [5] Bundesminister für Verkehr, Abteilung Wasserwirtschaft (1972): Bundeswasserstraßen und Wasserwirtschaft im Jahre 1971. Jahresbericht des Bundesministers für Verkehr, Abteilung Wasserstraßen. - Wasserwirtschaft 62 (8): 239-242, Stuttgart
  • [6] Bussche-Haddenhausen, D. v.d. (1972): Rheinchronik 1971. - Beiträge zur Rheinkunde 24: 38-42, Koblenz
  • [7] Internationale Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke im Rheineinzugsgebiet (Hrsg.) [1972]: Jahresbericht 1971. - 1-53, Anl.
  • [8] Internationale Kommission zum Schutze des Rheins gegen Verunreinigung (Hrsg.) (1972): Zahlentafeln der physikalisch-chemischen Untersuchungen des Rheins sowie der Mosel/Koblenz 1971. - Koblenz
  • [9] Güsten, H., Keller, C., Kölle, W., Ruf, H. & Schweer, K.-H. (1972): Ergebnisse von Sonderuntersuchungen am Rhein und Bodensee durch das Kernforschungszentrum Karlsruhe. - In: Arbeitsgemeinschaft Rheinwasserwerke (Hrsg.): Chemische, physikalische und bakteriologische Untersuchungen. Januar - Dezember 1971. - 28. Bericht der Arbeitsgemeinschaft Rheinwasserwerke e.V.: 59-71
  • [10] Sontheimer, H. (1972): Chemische und physikalische Untersuchungen des Rheinwassers im Jahre 1971 - In: Arbeitsgemeinschaft Rheinwasserwerke (Hrsg.): Chemische, physikalische und bakteriologische Untersuchungen. Januar - Dezember 1971. - 28. Bericht der Arbeitsgemeinschaft Rheinwasserwerke e.V.: 9-57, Anh.
  • [11] Teuscher, O.M. (1972): Die Verkehrsleistungen der Binnenschiffahrt im Jahre 1971. - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen 99 (6): 209-211, Duisburg
  • [12] Landesanstalt für Gewässerkunde und Gewässerschutz (Hrsg.) (1973): Biologische und chemische Untersuchungen des Rheines bei Niedrigwasser im Oktober 1971. - Schriftenreihe der Landesanstalt für Gewässerkunde und Gewässerschutz des Landes Nordrhein-Westfalen 35: 1-44, [Krefeld]
  • [13] Sontheimer, H. [1973]: Die Wasserqualitäten im Rheineinzugsgebiet in den Jahren 1971 und 1972. - In: Internationale Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke im Rheineinzugsgebiet (Hrsg.): 3. Arbeitstagung Düsseldorf 1973. - 33-46, Amsterdam
  • Arbeitsgemeinschaft der Länder zur Reinhaltung des Rheins (Hrsg.) [1975]: Die Verunreinigung des Rheins und seiner wichtigsten Nebenflüsse in der Bundesrepublik Deutschland. Ergänzungsheft "Meßdaten" zum Zwischenbericht der Arbeitsgemeinschaft der Länder zur Reinhaltung des Rheins (Stand 1971). - 1-91, [Düsseldorf]
  • [14] Landesamt für Gewässerkunde Rheinland-Pfalz (Hrsg.) (1978): Deutsches Gewässerkundliches Jahrbuch. Rheingebiet. Abflußjahr 1971. - Mainz
  • [15] Landesamt für Gewässerkunde Rheinland-Pfalz (Hrsg.) (1979): Deutsches Gewässerkundliches Jahrbuch. Rheingebiet. Abflußjahr 1972. - Mainz