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Das Niedrigwasser des Rheins 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]
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Abb. 1: Durchflüsse (Tagesmittelwerte: 01.09.-30.11.1971) an ausgewählten Pegeln im Rheingebiet
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Ablauf des Niedrigwassers
Nach erhöhter Wasserführung im Juni 1971 lag der Durchfluss im Ober-, Mittel- und Niederrhein etwa ab Beginn der zweiten Juliwoche unterhalb des langjährigen Mittelwasserdurchflusses (MQ1931/1970). Im Rhein unterhalb des Neckars wurde MQ1931/1970 im gesamten Jahr nicht mehr erreicht, oberhalb nur noch kurzzeitig an einzelnen Tagen im August. Am Pegel Worms sowie an repräsentativen Pegeln des Mittel- und Niederrheins unterschritt der Durchfluss bereits im letzten Septemberdrittel den langjährigen mittleren Niedrigwasserdurchfluss (MNQ1931/1970, nachfolgend nur MNQ). Oberhalb des Neckars (Pegel Basel und Pegel Maxau), wo sich der ausgleichende Einfluss von Bodensee und alpinen Schmelzwässern stärker bemerkbar machte, wurden im Rhein erst einen Monat später Durchflüsse unterhalb von MNQ registriert. Extremes Niedrigwasser trat innerhalb der ersten beiden Novemberwochen auf (Abb. 1). Am Rhein unterhalb der Mosel dauerte die Niedrigwasserperiode am längsten, beispielsweise wurde MNQ am Pegel Andernach an 57 Tagen, am Pegel Köln an 53 Tagen und am Pegel Rees an 52 Tagen unterschritten. An den Unterläufen von Neckar, Main und Mosel bewegten sich die Durchflüsse bereits ab Ende Juli auf dem Niveau des langjährigen mittleren Niedrigwassers. Die außerordentliche Niedrigwasserphase endete hier wie auch am Hauptfluss zu Beginn der zweiten Novemberhälfte (Abb. 1).
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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)
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Schadensbilanz
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]
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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.
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Stoffliche Belastung
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]
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