Wasserwirtschaft

Hochwasser Elbe

Blick von oben durch kahle Baume hindurch auf Elbe, welche durch Hochwasser stark über die Ufer getreten ist und die Häuser eines nahen Ortes überschwemmt hat.

Niedrigwasser Elbe in Dresden

Blick vom Elbufer aus zur Dresdener Altstadt. Die Elbe führt kaum Wasser. Die Dampfer stehen gerade noch so im Wasser durch die Trockenheit.

Wilder Abfluss eines Bachs nach Starkregen

Abgelassene Talsperre

Blick auf Talsperrengebiet, Talsperre ohne Wasser (abgelassen), ringsherum Wald

»Wasser ist von überragender Bedeutung für viele Lebensbereiche: Es ist selbst Lebensraum und erfüllt zugleich viele Funktionen für andere Lebensräume von Pflanzen und Tieren. Es ist eine notwendige und unverzichtbare Ressource für die Trink- und Brauchwasserversorgung, zur Lebensmittelerzeugung und Gewährleistung wirtschaftlicher Tätigkeiten. Vom Wasser können jedoch auch Gefahren für den Menschen ausgehen, wenn z. B. Hochwasser durch Stark- oder Dauerniederschläge Leben und Gesundheit bedroht sowie private und öffentliche Schutzgüter einer Gesellschaft schädigt. Aber auch wenn Wasser durch langanhaltende Trockenheit fehlt oder wenn die Wasserqualität durch Schadstoffe beeinträchtigt ist.« (EKP 2021, Teil II, Kapitel 7)

Wasserwirtschaftliche Bezugszeiträume

Das hydrologische- oder Abflussjahr beginnt am 1. November und endet am 31. Oktober des Folgejahres. Es teilt sich in das hydrologische Winterhalbjahr vom 1. November – 30. April und das hydrologische Sommerhalbjahr vom 1. Mai – 31. Oktober (DIN 4049, Teil 1).

Das Wasserhaushaltsjahr ist als Zeitabschnitt vom 1. April – 31. März des Folgejahres definiert und teilt sich in das wasserhaushaltliche Sommerhalbjahr vom 1. April – 30. September und das wasserhaushaltliche Winterhalbjahr vom 1. Oktober – 31. März. Das Wasserhaushaltsjahr findet bei der Auswertung von Niedrigwasserphänomenen in der Wasserwirtschaft Anwendung, da ein Niedrigwasser oft über den Jahreswechsel des Kalenderjahres, aber auch des Abflussjahres hinausreicht. (DWA Merkblatt 541)

Kernthesen

Eine veränderte Niederschlagsverteilung und die zunehmende Verdunstung wirken sich auf Wassermenge und Wassergüte von Oberflächen- und Grundwasser aus.
Der zunehmende Verdunstungsanspruch der Atmosphäre auf Grund- und Bodenwasserspeicher verringert systematisch die Grundwasserneubildung.
Aufgrund der abnehmenden Grundwasserneubildung, fiel die Grundwasserdürre 2018 – 2020 deutlich intensiver aus; mit einer weiteren Intensivierung von Grundwasserdürren muss gerechnet werden.
In Folge steigender Lufttemperaturen kommt es neben dem Anstieg der oberflächennahen Wassertemperaturen zu veränderten saisonalen Durchmischungs- und Schichtungsverhältnissen, einer verkürzten Eisbedeckung im Winterhalbjahr sowie einer frühzeitiger beginnenden Sommerstagnation.

Grundwasser

Abbildung 1: SGI (gleitender 6-Monatsmittelwert) des sächsischen Grundwasserstandmessnetzes

Abbildung 2: Mittlerer jährlicher Standard-Grundwasser-Index (SGI), sowie dessen Standardabweichung und linearer Trend im Fest- und Lockergestein von Sachsen im Zeitraum 11/1970 – 03/2023 (Festgestein 4 GW-Messstellen, Lockergestein 8 GW-Messstellen)

Zwei Kurvendiagramme des standardisierten Grundwasserindex von 1915 bis 2024 zeigen die Schwankungen im Fest und Lockergestein. Seit dem Jahr 2000 sind beide Trends fallend. Im Lockergestein fällt der Trend stärker als im Festgestein.

Abbildung 3: Siebenjährig gleitender Mittelwert des Basisabflusses RG2 (Konvention: RG2 = Grundwasserneubildung im Festgestein) und des Sickerwassers RG2+RG1 über 82 Pegelgebiete in Sachsen aggregiert mit linearem Trend von 1961 bis 2020 in [mm/a], Daten: LfULG, DIFGA 3.0 GWN-Viewer

Die sickerwasserbildenden Abflusskomponenten sind als Kurvendiagramme von 1961 bis 2020 für das Festgestein und das sächsische Mittel dargestellt. Der Verlauf im Festgestein als auch im sächsischen Mittel für 82 Pegeleinzugsgebiete ist fallend.

Abbildung 4: Grundwasserauffüllstand zum Ende des Winters (Februar bis April) und Sommers (August bis Oktober) über 279 repräsentative Grundwassermessstellen in Sachsen gemittelt.

Die Grundwasserstände für Sommer und Winter von 1970 bis 2020 sind als Trendlinien dargestellt. Unter Schwankungen bleiben die Grundwasserstände im Winter gleich, während im Sommer der Trend stark fällt

Abbildung 5: Differenzenkarte der mittleren Grundwasserneubildung von 1991–2020 gegenüber 1961–1990 in 82 Pegeleinzugsgebieten in Sachsen, Quelle: LfULG, GWN-Viewer, Raumauswahl: DIFGA H1, Modell: DIFGA 3.0 1991–2020, Vergleichsmodell: DIFGA 3.0 1961–1990

Die Differenz in der Grundwasserneubildung seit 1961 sind als farbige Flächen für die sächsischen Pegeleinzugsgebiete auf einer Karte abgebildet. Im Erzgebirge reduzierte sich die Grundwasserneubildung vielfach stärker als in Mittelsachsen.

Standardisierter Grundwasserindex (SGI)

Der SGI ist ein Instrument zur Darstellung von Grundwasserdürren analog zu anderen verwandten Indices. Abbildung 1 zeigt den gleitenden 6-Monatsmittelwert des berechneten SGI vom sächsischen Grundwasserstandmessnetz von 1916 bis einschließlich dem Abflussjahr 2023. Dabei wurden ausschließlich Grundwassermessstellen berücksichtigt, mit einer Messreihe der Grundwasserstände von mindestens 30 vollständigen Abflussjahren. Abbildung 2 differenziert die Ergebnisse noch einmal für Grundwasserleiter in Fest- und Lockergestein.

Die zuletzt beobachtete Grundwasserdürre von 2014 bis 2023 ist mit der Grundwasserdürre von 1929 bis 1938 vergleichbar, wo ein historischer Tiefstand von -1,48 im Juli 1934 erreicht wurde. Im August 2020 wurde ähnliche Werte von bis zu -1,37 erreicht. Über die gesamte Beobachtungsperiode von 1916 bis 2023 ist ein leicht abnehmender Trend in der sachsenweiten Auswertung zu beobachten. Dafür ausschlaggebend ist insbesondere die zuletzt beobachtete Grundwasserdürre von 2014 bis 2023.

Faktenblatt Standardisierter Grundwasserindex (SGI) (*.pdf, 0,77 MB) Stand 2024

Grundwasserneubildung

Für Sachsen ist der Wechsel von mehrjährigen Perioden mit übernormalem und mit unternormalem Grundwasserstand typisch (siehe SGI). Im Zeitraum 1961 bis 2020 wirkte sich die steigende potenzielle Verdunstung bei nahezu trendfreiem Niederschlag auf die Sickerwasser-bildenden Abflusskomponenten (Abb. 3) und infolgedessen auf die Grundwasserneubildung aus.

Die nun schon seit 2014 anhaltende Phase unternormaler Grundwasserverhältnisse resultiert insbesondere aus den gehäuft zu trockenen Sommerhalbjahren und einer weiter angestiegenen Verdunstungsrate. Damit sinken die Grundwasserstände im Sommerhalbjahr stärker ab (Abb. 4). Die Anstiege des Grundwasserstandes im Winterhalbjahr können die angestiegenen Rückgänge des Sommerhalbjahres für ausgeglichene Jahresmittelwerte aktuell nicht mehr hinreichend kompensieren. Infolgedessen verringerte sich die Grundwasserneubildung in den meisten sächsischen Pegeleinzugsgebieten (Abb. 5). Im sächsischen Mittel betrug die Verringerung circa 20 %.

Faktenblatt Grundwasserneubildung (*.pdf, 0,79 MB) Stand 2024

Fließgewässer

Jahreszeitliche Auflösung der Abflüsse

Spree bei Ebersbach-Neugersdorf

Wasserlauf eines Baches zwischen Dorfmauern

Nach Auswertung der niedrigsten mittleren Durchflüsse für sieben aufeinander folgende Tage (NM7Q) war am Pegel Dresden (Periode 1961–2013) sowie am Pegel Berthelsdorf (Periode 1936–2015) kein gesicherter Trend auszuweisen. Für den Pegel Dresden konnten aber für verschiedene Teilzeitreihen (deren Abfolge sich an gegebenen Sprungstellen orientiert) absinkende Tendenzen bei den Niedrigwasserabflüssen identifiziert werden. Wenngleich diese Minderungsaussage für die meisten Teilzeiträume zutrifft, ergeben sich dennoch auch in seltenen Fällen gegenläufige Resultate. Die insgesamt vorliegenden Daten belegen noch keine eindeutigen Trends.

Faktenblatt Jahreszeitliche Auflösung der Abflüsse (*.pdf, 0,37 MB) Stand 2016

Talsperren

Zeitpunkt der Vollzirkulation (Wassertemperatur)

Kommt es durch den Klimawandel im Winterhalbjahr (und anschließenden Frühjahr) zu Temperaturanomalien, wird das thermische Schichtungsverhalten und damit die Wasserbeschaffenheit einer Talsperre nachhaltig beeinflusst. Hinsichtlich der Dauer der Vollzirkulation lassen sich bislang keine eindeutigen Trends erkennen, bei gleichzeitig hoher jährlicher Variabilität.