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INGenius: Dr.-Ing. Oliver Buchholz
Projektleiter Hochwasservorhersage bei der Hydrotec Ingenieurgesellschaft mbH
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© WWA Bad Kissingen
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Wenn es so richtig in Strömen gießt und jeder normale Mensch das Wetter verflucht, ist Dr. Oliver Buchholz in seinem Element. Denn Oliver Buchholz ist Experte für Hydrologie, für die Erscheinungsformen und die Verteilung des Wassers auf der Erde. Genauer gesagt kümmert sich der gelernte Bauingenieur um die Hochwasservorhersage und den Hochwasserschutz für eine Reihe von deutschen Flüssen. Und daher weiß er: „Starker und lang anhaltender Regen kann zu katastrophalen Hochwässern und Überflutungen führen. Und damit meine ich nicht nur sogenannte Jahrhundertfluten wie beim Elbehochwasser im Jahr 2002.“ Damals stieg der Pegel der Elbe nach langen Regenfällen im Quellgebiet auf Rekordhöhe. Das Hochwasser forderte eine Reihe von Menschenleben und verursachte allein in Deutschland Schäden in Milliardenhöhe.
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© Hydrotec Ingenieurgesellschaft mbH
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„Auch regionale Hochwasserereignisse, die den Medien meist nur eine kurze Meldung wert sind, sorgen jedes Jahr für immense Schäden,“ berichtet Oliver Buchholz. „Ursache sind sintflutartige Regengüsse, bei denen in einer Stunde schon mal 50 Liter pro Quadratmeter und mehr runterkommen – so viel wie sonst in einem Monat.“
Der massive Regen verwandelt kleine Bäche in reißende Ströme, die Flut steigt über die Ufer und rauscht wie ein Sturzbach durch anliegende Dörfer und Städte. Auch die Kanalisation kann die unerwartet hohen Regenmengen nicht mehr aufnehmen, das Wasser bahnt sich seinen Weg durch die Straßen. Da werden innerhalb weniger Stunden, manchmal sogar Minuten, Keller überflutet, Straßen unterspült, Häuser zerstört, Lebensgrundlagen vernichtet.
Hausgemachte Ursachen
Wie wird sich der vom Menschen beschleunigte Klimawandel auf die Hochwässer auswirken? Buchholz: „Zwar soll es künftig in unseren Breiten im Winter mehr und im Sommer weniger regnen. Aber ob sich durch die steigenden Temperaturen auch die Wahrscheinlichkeit von Starkniederschlägen erhöht, ist völlig ungewiss – möglich ist aber alles.“
Dagegen lassen sich andere, ebenso folgenschwere Ursachen für starke und plötzliche Hochwässer eindeutig auf den Einfluss des Menschen zurückführen. „Zunächst ist da die zunehmende Versiegelung von bebauten Gebieten, die bei kurzem, intensivem Regen zu lokalen Überschwemmungen führen kann. Das Wasser kann nicht mehr versickern und fließt durch die Kanalisation direkt in die Flüsse,“ erläutert Oliver Buchholz. „Ein weiteres Problem ist der Gewässerausbau der Vergangenheit: Er hat oft kanalisierte und eingedeichte Flüsse ohne natürliche Überflutungsflächen zurückgelassen. Diese wirkten früher wie Rückhalteräume, die einen Puffer für die Wassermengen darstellten.“ Folge: Die Hochwasserwelle marschiert ungehindert und schneller als früher das Tal hinab. „Hauptursache für die Zunahme der Schäden ist aber, dass immer mehr Menschen an Flüssen leben und frühere Überschwemmungsgebiete besiedelt wurden,“ gibt Buchholz zu bedenken. „Dann sind im Ernstfall natürlich auch die Schäden höher.“
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© Hydrotec Ingenieurgesellschaft mbH
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Die Aufgabe von Oliver Buchholz, der als Projektleiter im Aachener Ingenieurbüro Hydrotec arbeitet, ist nicht nur die Ursachenforschung. „Wir versuchen, Hochwässer möglichst genau anhand des erwarteten Niederschlags vorherzusagen, und wir erarbeiten entsprechende Schutzkonzepte für die Anwohner.“ Buchholz nennt als Beispiel die Fränkische Saale, einen Nebenfluss des Mains. Hier hat das Büro im Auftrag des Wasserwirtschaftsamtes Bad Kissingen für das rund 2700 Quadratkilometer große Einzugsgebiet ein sogenanntes Niederschlag-Abfluss-Modell entwickelt, das auf einem digitalen Geländemodell beruht.
„Früher wurden die Pegel am Fluss abgelesen. Stieg der Wasserstand stark an, gab es eine Hochwasserwarnung. Da konnte es natürlich schon zu spät sein,“ betont Buchholz. Heute kann der Hochwasserexperte mehrere Tage in die Zukunft schauen. Das Geheimnis der Vorhersage ist die virtuelle Simulation der künftigen Abflüsse, die mit den aktuellen Pegelwerten kombiniert wird. „Wir bekommen Wettervorhersagen vom Deutschen Wetterdienst für die nächsten 78 Stunden,“ erläutert der Ingenieur. „Daher kennen wir die kommenden Niederschlagsmengen, im Frühjahr speziell auch die zu erwartende Schneeschmelze.“ Im Rechner wird dann ermittelt, wann die Wassermengen über die einzelnen Zuflüsse der Fränkischen Saale in den Fluss gelangen und wie hoch die Pegel steigen werden. Buchholz beschreibt den Vorteil: „Die Behörden vor Ort beobachten online die Entwicklung und werden lange vor der Hochwasserspitze gewarnt, sodass sie frühzeitig Schutzmaßnahmen einleiten können.“
Was passiert im Extremfall?
Eine weitere Aufgabe von Oliver Buchholz ist die Prognose von maximalen Hochwässern und deren Auswirkungen. Er formuliert die Herausforderung: „Was passiert bei einem Hochwasser, das nur alle 100 Jahre oder seltener vorkommt? Welche Schäden entstehen, wie lassen sie sich möglichst vermeiden?“ Keine Spökenkiekerei, sondern präzise wissenschaftliche Detailarbeit, bei der wiederum das virtuelle Niederschlag-Abfluss-Modell zum Einsatz kommt. „Aus historischen Messdaten kennen wir die Höhe der Niederschläge und Pegelstände an der Fränkischen Saale in den letzten 80 Jahren. Daraus ermitteln wir statistisch maximale Werte, die wir durch den Rechner laufen lassen. Im Geländemodell erkennen wir dann, wo das Wasser über die Ufer tritt und bebaute Gebiete überflutet,“ sagt Oliver Buchholz. Die Ingenieure von Hydrotec erstellen auf dieser Basis Karten der Überschwemmungsgebiete, schlagen Baumaßnahmen für den Hochwasserschutz vor und entwickeln Konzepte für die schnelle Information der Anwohner. Zudem bestimmen sie gefährdete Gebiete, die nicht bebaut werden sollten, und empfehlen Rückhalteräume, in denen die Wassermassen gespeichert werden können, um die Hochwasserspitze abzupuffern.
Eine weitere Aufgabe von Oliver Buchholz ist die Prognose von maximalen Hochwässern und deren Auswirkungen. Er formuliert die Herausforderung: „Was passiert bei einem Hochwasser, das nur alle 100 Jahre oder seltener vorkommt? Welche Schäden entstehen, wie lassen sie sich möglichst vermeiden?“ Keine Spökenkiekerei, sondern präzise wissenschaftliche Detailarbeit, bei der wiederum das virtuelle Niederschlag-Abfluss-Modell zum Einsatz kommt. „Aus historischen Messdaten kennen wir die Höhe der Niederschläge und Pegelstände an der Fränkischen Saale in den letzten 80 Jahren. Daraus ermitteln wir statistisch maximale Werte, die wir durch den Rechner laufen lassen. Im Geländemodell erkennen wir dann, wo das Wasser über die Ufer tritt und bebaute Gebiete überflutet,“ sagt Oliver Buchholz. Die Ingenieure von Hydrotec erstellen auf dieser Basis Karten der Überschwemmungsgebiete, schlagen Baumaßnahmen für den Hochwasserschutz vor und entwickeln Konzepte für die schnelle Information der Anwohner. Zudem bestimmen sie gefährdete Gebiete, die nicht bebaut werden sollten, und empfehlen Rückhalteräume, in denen die Wassermassen gespeichert werden können, um die Hochwasserspitze abzupuffern.
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© Hydrotec Ingenieurgesellschaft mbH
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Experte Buchholz schätzt die Schnelligkeit und Präzision der computergestützten Vorhersagen. Zumal er nach Studium, Diplom und Doktorarbeit an der RWTH Aachen einige Jahre als Versuchshallenleiter am dortigen Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft gearbeitet hat. Im Wasserbaulabor des Instituts werden Flussabschnitte im kleinen Maßstab real nachgebaut, durch die echtes Wasser fließt. So wollen die Wissenschaftler die Auswirkungen von Baumaßnahmen oder natürlichen Veränderungen im Flusslauf erforschen. „Das macht zwar viel Spaß, ist aber natürlich enorm zeit- und kostenaufwändig,“ erklärt Buchholz. „Die Simulationen im Rechner sind da deutlich effizienter. Auch wenn Sie niemals die Natur in allen Details zu 100 Prozent abbilden können.“
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© RP Gießen
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Als Hydrologe, der sich mit den Hochwasserproblemen vor Ort befasst, lernt Oliver Buchholz viele unterschiedliche Menschen in den verschiedensten Regionen kennen. „Das macht die Arbeit abwechslungsreich und spannend – auch wenn die Büroarbeit überwiegt,“ so der Experte. „Und es freut mich, wenn ich deren Probleme lösen und sie vor künftigen Katastrophen bewahren kann.“
Angehenden Ingenieuren empfiehlt er, stets flexibel und offen für neue Herausforderungen zu sein. „Der Lernprozess hört nie auf, Weiterbildung ist extrem wichtig.“ Für sich und seine Zunft sieht er auch in Zukunft genügend Aufgaben. „Zum Glück steigt das Risikobewusstsein der Verantwortlichen – vom Bürgermeister bis zur EU-Kommission. Sie beauftragen Schutzkonzepte, die von uns erarbeitet werden. Allerdings wird die Besiedelung von Gewässerauen nicht nachlassen, denn Wohnen am Wasser ist für viele Menschen sehr attraktiv,“ resümiert Oliver Buchholz. „Und Regen wird es schließlich immer geben.“
WasserkrafttechnologieDie enorme Kraft der WellenSicherheits- und Umwelttechnik-IngenieurDiana Pfeff - Junior Produktmanagerin Tunnelvortriebstechnik Dr. Ing. Michael Raß - Geschäftsführer u. Gesellschafter der Teutoburger ÖlmühleUmwelttechnik-IngenieurinDie Kraft des WassersJürgen MergelDr.-Ing. Mekuria Beyene - Water Resources ModelerErneuerbare Energien
