Hochwasser 20.07.2021, 18:27 Uhr

Steinbachtalsperre: Wann ein Damm bricht

Euskirchen hat das Unwetter in NRW schlimm getroffen. Besondere Notlage bestand an der Steinbachtalsperre. Der Damm drohte zu brechen. Wir haben mit Wasserbau-Experten gesprochen, wann ein Damm bricht.

Hochwasser Steinbachtalsperre

Drohnenbild vom Damm der Steinbachtalsperre in Euskirchen Aus der wegen des verheerenden Hochwassers bedrohten Talsperre wird Wasser abgelassen, um Druck von dem Damm zu nehmen.

Foto: Feuerwehr St. Augustin/Rhein-Sieg-Kreis

Straßen sind unpassierbar, Häuser stürzten ein, Keller liefen voll und kleine Bäche verwandelten sich in reißende Flüsse – Tief Bernd hat in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz für starke Überschwemmungen und Chaos gesorgt. Besonders die Talsperren könnten die Lage weiterhin verschlimmern – Dammbrüche drohen. Die Steinbachtalsperre in Euskirchen stand unter permanenter Beobachtung des Technischen Hilfswerk (THW).

Baggerfahrer für Zivilcourage geehrt

Der Held in Euskirchen heißt Hubert Schilles. Der 68-Jährige ist Geschäftsführer eines Tiefbauunternehmens und hat das Freibaggern des Grundabflussrohres der Steinbachtalsperre zur Chefsache gemacht. Er sagt nach der Aktion: „Ich stand 18 Meter unter dem Wasserspiegel.“ So hoch ist die Wand der Talsperre. Bei der Steinbachtalsperre handelt es sich nicht um eine klassische Betonwand, sondern um einen Damm aus Boden, Kies und Steinen. Von der Wasserseite aus ist sie asphaltiert, sodass sie wasserdicht ist. Durch das Unwetter lief das Wasser über. Das Worst-Case-Szenario trat ein: das Auslaufrohr verstopfte – die drohende Katastrophe konnte unter anderem dank Hubert Schilles und vielen weiteren Helfern abgewendet werden. Jeweils 6.000 Liter konnten daraufhin pro Sekunde abfließen. Ministerpräsident Armin Laschet (CDU) lobte Schilles für seine Zivilcourage.

Update 19. Juli:

12.26 Uhr

Endlich gibt es Entwarnung. Der Wasserpegel ist so weit gesunken, dass die Evakuierung beendet wird. Nach Angaben des Rhein-Sieg-Kreises habe der Pegel einen „unkritischen Wasserstand erreicht“.

9.55 Uhr

Die Pegel sinken, doch der Kampf um die Steinbachtalsperre ist noch nicht vorbei. Nach Aussagen der Experten sei die Situation „unverändert stabil, aber weiterhin nicht unkritisch“. Weiterhin wird Wasser abgelassen. Eine abschließende Bewertung soll heute erfolgen. Gegen 10:25 Uhr wird Innenminister Horst Seehofer an der Steinbachtalsperre in Euskirchen erwartet.

Update 18. Juli:

9.15 Uhr

Das Ablassen des Wassers aus der Steinbachtalsperre verläuft nicht so schnell wie erwartets, so die Bezirksregierung Köln. „Die für eine Entwarnung erforderliche Zwei-Drittel-Entleerung kann jedoch vermutlich nicht wie ursprünglich prognostiziert Sonntag Nachmittag erreicht werden.“

Weitere Evakuierungen sind nicht geplant. Am Sonntag erfolgt eine neue Bewertung der Lage.

Update 17. Juli:

20.29 Uhr

Sirenen heulen in Bad Münstereifel. Nach der etwas entspannteren Lage am Morgen hat sich die Situation an der Steinbachtalsperre doch nicht verbessert. Der Kurort liegt in der Nähe der Talsperre und ist besonders schlimm vom Jahrhunderthochwasser betroffen. Nach 20 Uhr gingen die Sirenen im Ort los. Ein WDR-Reporter berichtet das live aus Bad Münstereifel. Hat das Warnsignal mit dem doch brechenden Damm an der Steinbachtalsperre zu tun?

Laut den Verantwortlichen an der Talsperre nicht, denn Bad Münstereifel liegt „in der anderen Richtung“ und würde bei einem Dammbruch laut den Betreibern nicht geflutet. Dennoch sei die Lage insgesamt kritisch. Mit Lasertechnik und Drohnenflügen werden der Damm bewacht. Obwohl der Wasserpegel sinkt, droht ein Dammbruch. Aus der Talsperre wird Wasser abgelassen, um den Druck von dem Damm zu nehmen. Laut der Bezirksregierung drohe weiterhin akute Überflutungsgefahr. Große Teile des Bauwerks seien weggebrochen. Weitere Evakuierungen sind geplant. Knapp sechs Kubikmeter Wasser können pro Sekunde über Pumpen abfließen.

Entwarnung kann erst gegeben werden, wenn zwei Drittel der Talsperre entleert seien. Rheinbach und Swisttal sind schon evakuiert worden.

„Wir können uns alle ausmalen, was es bedeutet, wenn der Damm brechen würde. In jedem Fall hätten wir es mit deutlichen Überschwemmungen in allen darunter liegenden Orten zu tun“, sagt Landrat Markus Ramers.

10 Uhr

Die Lage an der Steinbachtalsperre entspannt sich leicht. Durch die Hochwasserkatastrophe verstopfte der Grundablass der Talsperre. Das Grundabflussrohr war mit Geröll und Schlamm verstopft. Jetzt konnte es freigelegt werden. Der Inhaber einer Tiefbaufirma aus der Region arbeitete sechs Stunden lang 18 Meter unter dem Wasserspiegel auf der anderen Seite des akut gefährdeten Dammes. Eine Drohne vernahm später keine kritischen Risse an dem Bauwerk. Am Sonntag könne eine Rückkehr in die Häuser möglich sein.

Update 16. Juli:

Die Lage an der Steinbachtalsperre ist weiterhin kritisch. Der Wasserstand sinke aber seit Donnerstagabend. Die Polizei erklärte das Gebiet rund um die Talsperre zum Gefahrengebiet. Swistall-Odendorf, Essig, Ludendorf und Miel wurden evakuiert. 4.500 Menschen sind betroffen. Am Morgen des 16. Juli geht die Evakuierung der tiefer gelegenen Orte weiter. Menschen in Kirchheim müssen ihre Häuser ebenfalls verlassen. Da der Ablass verstopft ist, könne das Wasser nicht kontrolliert abgelassen werden. Aktuell wird das Wasser über die Sperre vom THW abgepumpt. Da die Talsperre randvoll mit Wasser war, dauert das entsprechend lange.

Hochwasser: Welche technischen Maßnahmen helfen?

„Die Lage ist schwierig einzuschätzen. Wir hatten einen Experten der Bezirksregierung da, der die Aufsicht über die Talsperren übernimmt. Der hat gesagt, er könne nicht ausschließen, dass es zu einem Bruch des Dammes kommt. Denn der Abfluss unten ist von den vielen Erdmassen verstopft. Dort herrscht viel Druck. Insofern ist es unser Auftrag, die Bevölkerung bestmöglich zu schützen. Dazu zählt auch, die Orte zu evakuieren“, sagt Landrat Markus Ramers.

Der Damm der Brauchwasser-Talsperre weist tiefe Furchen auf. Ein Sachverständiger hat die Lage als „sehr instabil“ eingestuft.

Wie ein Dammbruch einer Talsperre passieren kann und was ihn jetzt noch aufhält.

Das sind die höchsten Staumauern der Welt

Steinbachtalsperre wurde saniert

Was einst als Wasserversorgung für die damalige Euskirchener Tuchindustrie gebaut wurde, bildet heute eines der beliebtesten Naherholungsgebiete der Region: die Steinbachtalsperre.

Der Damm der Talsperre wurde 1934 aus grobsteinigem Material mit einer wasserseitigen Lehmdichtung gebaut. Bis 1988 erfüllt die Talsperre ihre Aufgabe. Nach einer Sicherheitsprüfung erkannten die Entscheider Mängel. Die Talsperre sein nicht mehr genügend sicher gegen Durchsickerungen. Die Sanierung lief bis 1990. Wasserseitig wurde eine Asphaltdichtung mit Anbindung an eine begehbare Herdmauer an den Untergrund aufgebracht. Zudem verlegte man die Hochwasserentlastung an den westlichen Hang und hob das Mess- und Kontrollsystem auf den neuesten Stand der Technik. Der einstige Überlaufturm wurde zurückgebaut und durch eine Überlaufmauer im linken Hang mit geschlossenem Entlastungskanal und neuem Tosbecken ersetzt. Auch der jetzt verstopfte Grundablasskanal wurde renoviert, um das Staubecken entleeren zu können.

Die wasserseitige Böschungsandeckung erhielt Verstärkung durch eine 80 cm dicke Materialbetonschicht und zwei Dichtungshäuten aus Asphaltbeton, die bis zum höchsten Stauziel überzogen wurden. Vor dem Damm fängt eine in den Untergrund eingelassene Herdmauer mit Kontrollgang, unter der durch Injektionen ein Dichtungsschleier in den Untergrund eingebracht wurde, das Gewicht ab. Noch heute wird Brauchwasser aus der Steinbachtalsperre für Industrie und Landwirtschaft genutzt.

Nicht nur in Euskirchen ist die Lage kritisch: Zeitweise drohte auch an der Bevertalsperre und der Wupper-Talsperre ein Dammbruch. Dort konnte das Wasser aber kontrolliert abfließen, wie die Feuerwehr mitteilte. Die Autobahn 61 wurde aus Sicherheitsgründen zwischen Bliesheim und Meckenheim vollgesperrt, da die Steinbachtalsperre zu brechen droht.

Zum besseren Verständnis: Gehen Sie einmal ins Bad und lassen Wasser in die Badewanne laufen. Bis zu 180 Liter fasst eine reguläre Wanne. Das entspricht etwa 0,0000008 Prozent von dem, was in die Bevertalsperre passt. 132 Millionen Badewannen wären nötig, um das Vermögen abzudecken. Das Fassungsvermögen der Bevertalsperre beträgt 23,7 Millionen Kubikmetern – und dennoch ist die Talsperre übergelaufen.

Landrat Markus Ramers wandte sich über die Facebook-Seite des Kreises Euskirchen an die Bewohnerinnen und Bewohner. Es sei einer der „schlimmsten Tage“ in der Geschichte des Kreises. Hunderte Einsatzkräfte seien immer noch unterwegs, um gegen die Wassermassen zu kämpfen.

Die Lage am Damm der Steinbachtalsperre hat sich etwas entspannt. Der Pegelstand sei leicht gesunken und das Wasser laufe nicht mehr über die Krone. Eine Entwarnung ist das aber noch nicht. Der Betreiber der Anlage, der Zweckverband Steinbachtalsperre/Wasserversorgungsverband Euskirchen-​Swisttal, ist zum Zeitpunkt der Redaktionsanfrage nicht erreichbar.

Steinbachtalsperre geschützt wie jede andere Talsperre

Wie jede Talsperre in Deutschland hat auch die Steinbachtalsperre mehrere Mechanismen, die sie bei Hochwasser schützen. Ziel ist es zu verhindern, dass Wasser unkontrolliert über die Dammkrone läuft. Denn sobald das passiert, reißt das strömende Wasser an der Oberfläche des Damms, auf der sogenannten „Luftseite“, sodass diese Risse bekommt. So ist es in Euskirchen geschehen. Das Wasser trägt in solchen Fällen immer mehr Material der Talsperre ab und schwächt sie.

Andreas Bieberstein vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) kann für die generelle Lage an den Talsperren eine Einschätzung geben. Der Ingenieur befindet sich auf einer Exkursion mit seinen Studierenden zu einer Talsperre in Baden-Württemberg als unsere Redaktion ihn erreicht.

Flutwelle in Zhengzhou lässt Damm von Guojiaju brechen

„Das Überlaufen einer Talsperre hat mit einem Dammbruch an für sich gar nichts zu tun. Die Anlagen sind für 1.000-Jährliche und auch 10.000-Jährliche Hochwasser sicher und bemessen“, führt er aus.

Steinbachtalsperre: Wann kann ein Damm dann überhaupt brechen?

„Versagensursachen gibt es schon, diese sind erdstatisch zu betrachten und könnten über den Untergrund ausgelöst werden“, erklärt der Sprecher der Forschungsgruppe „Erddammbau und Deponiebau“.

„Durch die Hochwasserentlastungsanlagen ist ein Dammbruch total unwahrscheinlich. Bei einem Erdbeben inklusive Hochwasser vielleicht. Aber dieser Fall ist ja auch sehr unwahrscheinlich“, gibt Bieberstein an.

Stauseen lösen Erdbeben aus

Professor Arnd Hartlieb, Betriebsleiter der Versuchsanstalt für Wasserbau und Wasserwirtschaft an der Technischen Universität München, arbeitet gemeinsam mit seinen Studierenden an Entlastungsanlagen für Talsperren der Zukunft. Er vermerkt ebenfalls: „Es besteht eigentlich keine Gefahr, dass ein Damm bricht. Sobald die Hochwasserentlastungsanlage anspringt, bricht eben schnell Sorge aus“.  Außerdem gebe es immer noch einen sogenannten Zweibemessungsfall. Das heißt, andere Betriebsauslässe werden voll geöffnet, zum Beispiel über ein Kraftwerk oder einen Grundablass. Hartlieb kennt die Steinbachtalsperre nicht von eigenen Begehungen und trifft die Einschätzung für unsere Redaktion aus der Ferne.

Der Damm dieser betroffenen Talsperre wurde aus Erde aufgeschüttet. „Staudämme werden so konstruiert, dass sie dem Druck des Wassers standhalten, auch wenn der Pegel ungewöhnlich hoch ist“, so Hartlieb. Sobald das Wasser über den oberen Rand laufe, werde es kritisch, sagt der Forscher. „Es kann zu Erosionen kommen.“ Teile der angeschütteten Erde werden dann abgetragen, was den Damm instabil macht. Das zeigen tiefe Furchen in der Luftseite des Erddamms.

Durch das viele überlaufende Wasser hätten sich die Erosionsfurchen weiter, aber langsamer, ausgedehnt. So wäre eine Flutwelle entstanden – wenn auch verzögert. Aus diesem Grund wurde die Lage an der Steinbachtalsperre als hoch kritisch angesehen.

Wie tief ist die Steinbachtalsperre?

See Steinbachtalsperre mit Baum

Die Steinbachtalsperre bei schönem Wetter.

Foto: panthermedia.net/ETfoto

Die im Wald gelegene Steinbachtalsperre ist 17,4 Meter tief. Ein Staudamm bildet das Absperrbauwerk. 1988 wurde die Talsperre saniert.

Bauzeit

  • Erstbau von Februar 1934 bis Dezember 1936
  • Sanierung von September 1988 bis April 1990

Hydrographie

  • Stromgebiet: Rhein
  • Genutzter Fluss: Erft
  • Flussabschnitt: Steinbach

Abflußwerte am Talsperrenlauf

NNR = 7,3 l/s
MNR = 14,5 – 21,8 l/s
MR = 76,9 l/s

HQ 10 = 7,5 m³/s
HQ 25 = 9,5 m³/s
HQ 50 = 10,9 m³/s
HQ 100 = 14,3 m³/s
HQ 1000 = 20,3 m³/s

(Quelle: www.wasser-eu-sw.de)

Wie wird eine Talsperre gebaut?

Talsperren gelten als Meisterwerke der Ingenieurskunst. Mächtige Wassermassen werden von noch mächtigeren Mauern zurückgehalten. Schon die Ägypter bauten Talsperren. Circa zwölf Meter hoch soll der Erddamm gewesen sein, den König Nimrod um 2.000 vor Christus bauen ließ. Der Staudamm in Mesopotamien leitete den Fluss Tigris um, so dass die trockene Gegend bewässert werden konnte. Heute nutzt man Talsperren im Wesentlichen zur Trinkwasserversorgung und Erzeugung von Energie.

Die Staumauern der Talsperren sind massive Absperrbauwerke aus Mauerwerk oder Beton. Unterschieden wird beim Tragverhalten zwischen:

  • Gewichtsstaumauern (zum Beispiel die 40 Meter hohe Staumauer der Möhnetalsperre)
  • Bogenstaumauern (häufig im Alpenraum)
  • Sonderbauformen

Staudämme sind hingegen aus Felsbruchmaterial oder Erdbaumaterial gebaute Absperrbauwerke. Sie bestehen in der Regel aus stützenden Teilen und einem dichtenden Teil.

So nützlich Stauseen sein könne, so gefährlich können sie werden. Das Wasser, welches die Staumauer zurück hält, richtet Schäden an, wenn der Damm nicht mehr hält. Erdbeben, Hangrutsche in den Stausee, Veränderungen am Bauwerk selbst können dazu führen, dass das Wasser sogar durch die Mauer flutet. Sicherheit hat daher bei der Konstruktion einer Talsperre höchste Priorität.

Deutsche Talsperren werden einmal im Jahr inspiziert. Alle zehn Jahre erfolgt eine tiefergehende Überprüfung.

Hochwasserentlastung bei Talsperren

Bei Hochwasser – wie aktuell nach dem Unwetter durch Tief Bernd – kann es passieren, dass der Talsperrenraum nicht ausreicht. Das Wasser kann nicht gehalten werden. Das über den Damm abfließende Wasser wäscht den Damm aus und führt mit der Zeit zu Zerstörungen – vor allem bei Staudämmen. Staumauern sollten ebenfalls nicht außerplanmäßig überströmt werden. Aus diesem Grund  enthält jede Talsperre eine Hochwasserentlastungsanlage. Überschüssiges Wasser wird so sicher über Öffnungen in der Mauer abgeführt. Die Maueroberfläche ist so angelegt, dass sie längeres Überströmen durch Wasser Stand hält. Ein Wasserbecken, das sich am Fuß der Staumauer befindet, fängt das Hochwasser auf und leitet es in den Unterlauf ab.

Eine Besonderheit liegt bei der Biggetalsperre vor: Ein Hochwasserentlastungsturm ragt in 50 Metern Höhe vor dem Damm aus dem Wasser. Dieser Turm leitet überschüssiges Wasser in einen unterirdischen Stollen.

Professor Hartlieb kommt aus dem alpinen Raum, in dem neue Rückhalteeinrichtungen besonders wichtig sind, so dass Täler nicht geflutet werden. „Im alpinen Raum kommt ja nicht nur Wasser mit, sondern es werden bei starken Unwettern auch andere Feststoffe in Bewegung gesetzt.“ Das Bewusstsein für die Veränderungen des Klimas und damit auch einen anderen Wasserbau zu schaffen, sei an der TU München wichtig.

„Wir schärfen da das Bewusstsein und lassen unsere Studierenden den Hochwasserschutz weiter denken“, sagt Hartlieb.

Wie viele Talsperren gibt es in Deutschland?

In Deutschland gibt es 371 große Talsperren. Zu den größten Stauseen zählen der Forggensee in Bayern, der Edersee in Hessen und die Möhnetalsperre in Nordrhein-Westfalen.

Stausee bewahrte München vor Flutkatastrophe

Wo ist die größte Talsperre in Deutschland?

Bei der Bleilochtalspeere handelt es sich um den größten Stausee in Deutschland. Er speist sich von der Saale/Elbe und weist einen Stauraum von fast 213 Millionen Kubikmetern auf.

Ein Beitrag von:

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura ist Content Manager und verantwortliche Redakteurin für ingenieur.de. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Sie schreibt über Technik, Forschung und Karrierethemen.

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