Lage

Der Pegel liegt bei Main-Kilometer 251,97, das Einzugsgebiet oberhalb des Pegels beträgt 13.995,76 km². Der Pegelnullpunkt liegt 164,553 Meter über Normalnull. Das Stauziel der flussabwärts gelegenen Staustufe Erlabrunn ist 165,78 Meter über Normalnull hoch, was einem Pegelstand von 123 Zentimetern entspricht.

Der Pegel Würzburg ist für die Schifffahrt ein wichtiger Richtpegel und umfasst den Flussabschnitt von der Schleuse Harrbach bis zur Schleuse Marktbreit, Main-Kilometer 219,47 bis 275,68. Dieser Abschnitt wird jährlich von etwa 9000 Frachtschiffen, die neun Millionen Tonnen Fracht transportieren, genutzt. Der Pegel wird flussabwärts vom Pegel Steinbach bei Main-Kilometer 200,52 und flussaufwärts vom Pegel Schweinfurt – Neuer Hafen, Main-Kilometer 330,78 abgelöst. Flussaufwärts liegt als Nächstes der Pegel Astheim bei Main-Kilometer 311,20.

Hauptwerte

Die gemessenen Werte am Pegel Würzburg werden im hydrologischen Jahr zusammengefasst, das vom 1. November des vorherigen Jahres bis zum 31. Oktober dauert. Die Monate November bis April umfassen das Winterhalbjahr und die Monate Mai bis Oktober das Sommerhalbjahr. Im Gegensatz zur kalendarischen wählte man diese Einteilung, um in der Jahresbilanz die Niederschläge erfassen zu können, die bereits im November oder Dezember als Schnee oder Eis gespeichert wurden und erst bei wärmerer Witterung im folgenden Jahr abfließen können. Die Wasserstände und Abflüsse von mehreren Jahren fasst man zusammen, um sie mit anderen Pegeln zu vergleichen und sie für die Schifffahrtsstraße, die Betreiber und Anwohner zu nutzen. Wegen der Zusammenlegung mehrerer Werte fallen Extremwerte nicht so auf und die Mittelwerte sind ausgeglichener.

Der Main hatte am Pegel Würzburg im Zeitraum von 1994 bis 2003 einen durchschnittlichen Wasserstand von 176 Zentimetern. Der Wasserstand schwankt im Jahresverlauf und beträgt im Winter durchschnittlich 197, im Sommer 155 Zentimeter. Der höchste Wasserstand am Pegel Würzburg wurde am 30. März 1845 mit 834 Zentimeter Pegelhöhe und einem Abfluss von 2170 m³/s gemessen. Ein noch extremeres Hochwasser, von dem es eine Markierung in Würzburg gibt, ereignete sich am 29. Februar 1784 mit einer Höhe von 863 Zentimetern bei einem Abfluss von 2600 m³/s. Den niedrigsten Wasserstand hatte der Main 1934 mit 116 Zentimetern. Der absolut niedrigste Wasserstand, bedingt durch eine Stausenkung der Staustufe Erlabrunn, herrschte mit 87 Zentimetern am 3. September 1953. Der geringste Abfluss war im Jahr 1964, als nur noch 12,2 m³/s abflossen. Der durchschnittliche jährliche Abfluss für den Zeitraum von 1989 bis 2003 betrug 122, im Winter 160 und im Sommer 84,6 m³/s. Der durchschnittliche Wasserstand im Zeitraum von 1824 bis 1998 lag bei 223 Zentimetern bei einem Abfluss von 107 m³/s.

Pegeländerungen

Der Pegelnullpunkt musste seit 1823 mehrmals tiefer gelegt werden, damit er immer unter dem niedrigsten Wasserstand lag. Dies war erforderlich, da der Wasserspiegel durch die natürliche Eintiefung der Flusssohle und die verschiedenen Ausbaumaßnahmen zur besseren Schiffbarkeit absank. Der Pegel wurde dreimal um insgesamt 221,3 Zentimeter tiefer gelegt. Ohne diese Tieferlegung würde die Pegellatte heute bei Mittelwasser nicht mehr in das Wasser reichen. Die Wasserstandslinien wurden von 1. Oktober 1823 bis zum 31. März 1872 noch mit den damals gebräuchlichen Messeinheiten Fuß, Zoll und Linien gemessen. Zur Auswertung der alten Pegelmaße wurden diese auf das metrische System und auf die für heute gültigen Pegelwerte umgerechnet.

Abflussmessungen

Die ältesten bekannten Abflussmessungen am Main stammen aus dem Jahre 1849 im Bereich Wertheim und Aschaffenburg. Diese Messungen können aber nicht für Untersuchungen in Würzburg herangezogen werden, weil dort der Main ein viel größeres Einzugsgebiet umfasst. Im näheren Bereich fanden am 3. Oktober 1850 in Schonungen die ersten Messungen statt. In Staffelbach, Laudenbach, Wernfeld, Obertheres und Gemünden am Main folgten Messungen in den Jahren 1867 und 1868 mit einem Woltmann-Flügel, einem Tourenzähler, der drei Minuten lang in das Wasser gehalten wurde. Anhand der Fließgeschwindigkeit des Wassers und dem Flussquerschnitt der Messstelle wurde der Abfluss ermittelt.

Diese alten Messungen sind für Würzburg besonders wertvoll, weil sie noch den ursprünglichen Zustand des Mains in Würzburg vor der Entfestigung aufzeigen. Unterhalb von Viereth, bei dem Durchstich von Staffelstein, folgten 1877 die nächsten Messungen.

In den Jahren 1880 bis 1886 wurden erstmals neun Messungen in Würzburg durchgeführt, eine davon beim Hochwasser 1880 mit einem Abfluss von 939 m³/s. Diese Messungen gestalteten sich allerdings schwierig. Zum Spannen des Seiles für den Woltmann-Flügel von einem zum anderen Ufer mussten schriftliche Genehmigungen der Stadt und der bayerischen Militärverwaltung eingeholt werden. Die Stadt war der Eigentümer der Mauer am städtischen Holzhof am rechten Flussufer und das Militär besaß die Festungsmauer am linken Ufer.

In den Jahren 1884 bis 1886 erfolgten auch in Schweinfurt insgesamt acht Abflussmessungen, die mit einer beachtlichen Präzision und großer Sorgfalt durchgeführt wurden.

In Würzburg liegen für den Zeitraum von 1900 bis 1934 18 Abflussmessungen vor, darunter eine Serie von acht Abflussmessungen vom Hochwasser Anfang November 1924. Aus der Zeit nach Fertigstellung der Staustufe in Erlabrunn, des darauffolgenden Einstaus des Pegels Würzburg und der Teilausbaggerung der Schifffahrtsrinne 1938 und 1939 sind drei Messungen vorhanden.

Vom Zwischenzustand des Mains in den Jahren 1939 bis 1952 liegen 21 Messungen vor. Nach den Bauarbeiten, die in Würzburg 1954 abgeschlossen wurden und zu starken Veränderungen der Wasserstandsverhältnisse führten, wurden bis Ende 1974 insgesamt 57 Abflussmessungen durchgeführt.

Gefällverhältnisse

Der Main hat ein natürliches Gefälle ab Kulmbach, dem Vereinigungspunkt des Weißen und des Roten Mains, von weniger als einem Promille. Unterhalb von Kulmbach beträgt das Gefälle durchschnittlich 1,08 Promille, im Raum Würzburg weniger als 0,5 Promille und im Unterlauf bei Frankfurt am Main nur noch 0,29 Promille. Durch die Staustufen verringerte sich das Fließgefälle. Am Main bestehen 34 theoretisch waagrechte Stauhaltungen. Diese sind jedoch, bedingt durch das ständig nachströmende Wasser in Wirklichkeit nicht waagrecht. Das Stauziel der Schleuse Erlabrunn liegt bei 165,78 Meter über Normalnull. Am Pegel Würzburg entspricht dies einem Pegelstand von 123 Zentimetern. Der tatsächliche Mittelwasserstand am Pegel beträgt 176 Zentimeter. Die Stauhaltung Erlabrunn, an deren oberen Ende der Pegel Würzburg liegt, weist dementsprechend auf einer Länge von elf Kilometern ein Gefälle von 53 Zentimetern auf.

In Relation über die Verhältnisse der Mainflußstrecke des Baubehördenbezirks Würzburg aus dem Jahre 1864 sind die ältesten Angaben über das Wasserspiegelgefälle enthalten. Dort heißt es, dass der Main unterhalb der Alten Mainbrücke auf einer Länge von 2000 Fuß (584 Meter) fast horizontal sei. Das Gefälle habe von der Pleichachmündung an auf einer Länge von 21.000 Fuß (6129 Meter) 10,9 Fuß (3,18 Meter) betragen. Dies entspricht 0,52 Promille.

Wasserspiegelfixierungen

Aus dem Jahre 1869 stammt die früheste Wasserspiegelfixierung bei Niedrigwasser. Das Gefälle von der Pleichachmündung bis zur Alten Mainbrücke wird mit höchstens zwei bis drei Zentimetern als sehr gering angegeben. Beim Ablauf verschiedener Hochwasserwellen im Jahre 1882 wurden erstmals mehrere Scheitelfixierungen an beiden Ufern durchgeführt. Hierbei zeigte sich der ungünstige Einfluss des wenige Jahre vorher erbauten Alten Hafens. Die Messung zeigte ein vergrößertes Wasserspiegelgefälle gegenüber dem früheren Zustand.

Für den Durchgang der Hochwasserwellen in den Jahren 1909, 1947 und 1970 sind noch weitere Wasserspiegelfixierungen vorhanden. Auch bei geringeren Wasserführungen liegen solche vor. Sie stammen sowohl aus der Zeit vor als auch nach dem Ausbau des Mains zur Großschifffahrtsstraße.

Flusstopografie um 1823

Zu Beginn der Pegelmessung in Würzburg war die Stadt noch von einem mächtigen barocken Befestigungsgürtel aus der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts umschlossen, auf der rechten Mainseite die Stadtbefestigung und linksmainisch das Mainviertel, das der Festung Marienberg angegliedert war. An beiden Mainufern zogen sich die sogenannten Wasserglacis hin, die auch zu den Festungsanlagen zählten. Die Festungswerke unterlagen aus militärischen Gründen strengen baupolizeilichen Vorschriften, die besonders für die Glacis noch erheblich verschärft waren. Das Flussufer in Würzburg blieb deswegen über lange Zeit unberührt. Im weiten Umkreis bestand mit der Alten Mainbrücke der einzige Flussübergang. Alle weiteren Brücken im Stadtbereich wurden erst viel später erbaut.

Der Fluss war im Stadtbereich wesentlich breiter, die Flusssohle lag höher. Eine bis zu einem Meter mächtige Sand- und Kiesschicht lagerte über der Wellenkalksohle. In der Flusssohle zog sich an beiden Ufern, entsprechend der Strömung je eine Rinne hin. Am rechten Mainufer war diese Rinne durch den Betrieb der Unteren Mainmühle und infolge des Wasserdurchflusses am Nadelwehr entstanden und wurde von der Schifffahrt als Fahrweg benutzt. Durch den Betrieb der beiden anderen Mühlen, der Oberen Mainmühle und der Kanalmühle und durch das Überlaufwasser des Streichwehres bildete sich am linken Ufer ebenfalls eine Rinne.

Mainkorrektion von 1823 bis 1913

Die unzureichende Fahrwassertiefe und der schlechte Zustand des Mains für die Schifffahrt veranlasste viele Betroffene, Anfang des 19. Jahrhunderts bei der Regierung des Untermainkreises Abhilfe und Verbesserung zu beantragen. In den 1820er-Jahren ging man daran, mit Durchstichen die zahlreichen Flusswindungen zu beseitigen und damit einzelne Flussabschnitte zu verkürzen. Die Korrektionsarbeiten erfuhren 1830 einen lebhaften Aufschwung. Dieser kam auch durch den zur gleichen Zeit im Bau befindlichen Ludwig-Donau-Main-Kanal zustande. Mit der Einführung der Dampfschifffahrt im Jahre 1841 ergab sich eine weitere Steigerung des Schiffsverkehrs.

Um eine größere Fahrwassertiefe für die Schifffahrt zu erzielen, versuchte man zunächst, an den besonders kritischen Stellen die Breite des Flusses durch Buhnen einzuschränken. Im späteren Ausbau versah man diese Buhnen aufgrund der inzwischen gesammelten Erfahrungen mit sogenannten Flügelbuhnen. Um die starken Ablagerungen zu verringern, wurde mittels durchgehender Leitwerke ab den 1850er-Jahren das Fahrwasser weiter verbessert. Diese Buhnenfelder sind teilweise heute noch sichtbar.

40 Zentimeter über Niedrigwasser wurde ursprünglich die Krone der Buhnen gelegt. Diese wurde später jedoch auf 75 bis 100 Zentimeter erhöht. Ebenfalls erhöht werden musste wegen häufiger Überflutung der Ziehweg für die Treidelschifffahrt. Über fast ein Jahrhundert zogen sich diese Arbeiten hin, die mit der Niedrigwasserregulierung der Strecke Schwarzenau–Schweinfurt abgeschlossen wurden.

Das Pegelnetz am Main wurde während der Regulierungsarbeiten weiter ausgebaut. Man errichtete sogenannte Bau- und Niedrigwasserpegel neben den Hauptpegeln. Die Beobachtungen an diesen Pegeln begannen in der Regel erst, nachdem die Bauarbeiten in unmittelbarer Nähe der Pegel gerückt waren. An den Pegeln führten die Regulierungsarbeiten zu starken Veränderungen der Wasserstandsverhältnisse.

Aufgrund der vergrößerten Räumkraft des Wassers in und oberhalb der Durchstiche kam es zu erheblichen Sohleeintiefungen. Der Wasserspiegel des Mains sank dementsprechend ab. Diese anhaltende Eintiefung hielt oftmals lange Zeit an und kam erst, wie in Viereth bei Bamberg, mit dem Bau der Staustufe zum Stillstand. In den Bereichen ohne Durchstiche, den Regulierungsabschnitten, erhöhte sich der Mainspiegel durch den Einbau der Leitwerke und der Buhnen. Durch die mit der Einengung des Flusses hervorgerufenen Sohleneintiefung sank der Wasserspiegel im Niedrigwasserbereich wieder ab. Bei höheren Wasserständen überwog dann wieder der Aufstau. Im größten Teil des Flusses kam es wegen der mehrmaligen Änderung der Höhenlage der Regulierungswerke, der fortwährenden Sohleneintiefung und auch der Baggerungen in den Verlandungsabschnitten in diesem Zeitraum zu keinen stabilen Verhältnissen.

Der innere Stadtbereich von Würzburg blieb von der Mittelwasserregulierung ausgespart. Ein Grund dafür war der Umstand, dass bis zur Aufhebung der Festungseigenschaft die Flussufer zur militärischen Sperrzone gehörten. 1872 gab es ein Projekt, das Wehr in Würzburg zu beseitigen und den Main durch Leitwerke einzuengen. Dies scheiterte nicht zuletzt an den hohen Kosten.

Dampfschifffahrtshafenbau 1845/1846

Eine Gruppe unternehmungslustiger Kaufleute gründete 1841 aufgrund des wirtschaftlichen Aufschwungs und der Zunahme des Verkehrs auf den Wasserwegen eine Dampfschifffahrtsgesellschaft. 1842 nahm die Gesellschaft zunächst zwei Schiffe in Betrieb. Für die beiden großen Schiffe benötigte man einen geschützten Liegeplatz. Der zur Schiffswinterung genutzte Teil des Wallgrabens war zu klein und auch zu stark belegt. Es wurde deshalb ein eigener Hafen am vorgelagerten Uferstreifen zwischen dem Schneidturm und der Eckbastion gebaut. Die Kürnachableitung mündete dort in den Main. Mit den Bauarbeiten wurde nach dem Ablauf des großen Hochwassers im März 1845 begonnen. Ein weiteres Hochwasser im Juni 1845 unterbrach zunächst die Bauarbeiten. 1846 konnte der Hafen nach einigen Schwierigkeiten in Betrieb genommen werden.

Der Hafen befand sich etwa 100 Meter unterhalb des Pegels. Begrenzt wurde er landseitig durch die Stadtmauer und flussseitig durch einen gepflasterten Damm, an dem sich eine Berme für die Treidelschifffahrt hinzog. Durch eine schräg zum Fluss verlaufende Mauer war das Hafenbecken gegen Oberstrom abgeschlossen. Das Ufer wurde durch die Dammschüttung einige Meter in den Fluss vorgeschoben. Eine gepflasterte Uferböschung stellte den Anschluss zur Kranenkaimauer her.

Die Kürnachableitung musste im unteren Teil durch den Bau des Hafens verlegt werden. Sie wurde entlang der Hafenmauer in einem festen Gerinne in den Main geführt. Für die Treidelschifffahrt diente eine kleine Ziehwegbrücke als Übergang.

Zunächst erlebte die Dampfschifffahrt einen bemerkenswerten Aufschwung. Während dieser Blütezeit, die aber nur kurz anhielt, wuchs die Zahl der Dampfboote auf neun an. Aufgrund der 1854 in Betrieb genommenen Eisenbahnlinie Bamberg–Würzburg–Frankfurt und der Schwierigkeiten durch die meist nicht ausreichende Fahrwassertiefe in trockenen Sommern kam es oft zu tagelangen, manchmal sogar monatelangen Stilllegungszeiten. Der Schiffsverkehr ging stark zurück und wurde damit unrentabel, 1858 wurde er schließlich ganz aufgegeben. Das Hafenbecken, das zu einer erheblichen Einengung des Flussprofils geführt hatte und nach der Stilllegung der Schifffahrt nicht mehr benötigt wurde, verfüllte man 1861. Zwischen dem Hafendamm und der gegenüberliegenden Stützmauer der Glacisböschung bestand nur noch eine Durchflussbreite von knapp 100 Metern. Beim Abfluss eines größeren Hochwassers kam es deswegen zu einem beträchtlichen Aufstau. Eine geringe Erhöhung des Wasserstandes ergab sich bei Niedrigwasser durch die Vorverlegung des Ufers. Die Hochwasserabflussverhältnisse waren nach der Beseitigung des Hafens annähernd die gleichen wie vor dem Hafenbau.

Entfestigung der Stadt 1871

Die Bevölkerung in Würzburg erwartete sehnlichst die Entfestigung ihrer Stadt. Diese ging in sehr großem Umfang vonstatten, was auch erhebliche Veränderungen an den Mainufern mit sich brachte. Am rechten Ufer wurde eine Kaimauer oberhalb des aus dem Jahr 1584 stammenden, auch Spiegeltor genannten, Schwanentores gebaut. Am linken Ufer wurde 1871 vorerst mit Schuttablagerungen zur Erhöhung der Tivolibastion bis kurz oberhalb des Dicken Turmes begonnen. Vor der Sternbastion schüttete man einen schmalen Damm auf. Dadurch verband man die bislang getrennten Uferstreifen miteinander. Unbefestigt blieb die steil abfallende Uferböschung. Die Auffüllungen endeten etwa 100 Meter oberhalb des Pegelprofils und waren stellenweise bis zu 2,5 Meter hoch. Diese Umbauarbeiten wirkten sich auf die Wasserstände am Pegel aus. In erster Linie wurden die höheren Wasserstände beeinflusst.

Hafenbau von 1874 bis 1877

Während der Entfestigungsarbeiten wurde der rechtsmainische Wallgraben, der bisher als Winterhafen genutzt worden war, auf seiner ganzen Länge aufgefüllt. Als Ersatz wurde am rechten Ufer ein leistungsfähiger Hafen etwas unterhalb der Pleichachmündung, der heutige Alte Hafen, gebaut.

Der Main musste, um genügend Platz für die Hafeneinrichtungen zu schaffen, auf einer Länge von etwa 700 Metern vollständig in das linke Vorland verlegt werden. Dort wurde eine neue Flussrinne ausgehoben und zum Teil aus dem Fels gesprengt. Für den Ausbau des Hafenbeckens mussten eine Anzahl alter Wehrbauten, die den Wasserstand ungünstig beeinflusst hatten, aus dem Flusslauf herausgenommen werden. Der Hafendamm wurde mit dem Aushubmaterial aufgeschüttet. Anschließend wurde die Böschung gepflastert und auch wieder eine Berme für die Treidelschifffahrt errichtet.

1877 erfolgte der Durchstich an der neuen Flussrinne. Der Hafendamm wurde noch im selben Jahr zum Land hin verlängert. Der frühere Flusslauf war damit abgeriegelt. Ein Ziehweg war inzwischen am linken Ufer angelegt worden. Dieser wurde nach Oberstrom verlängert, um den Dicken Turm herumgeführt und an die 1871 begonnenen Auffüllungen angeschlossen. Für die Treidelschifffahrt war damit ein bequemer Weg zur Schleuse im Umlaufkanal geschaffen. Entsprechend den früheren Ausbauvorschriften lag die Höhe des Ziehweges zwei Meter über Niedrigwasser. Am rechten Ufer errichtete man gleichzeitig mit der Auffüllung der alten Schiffswinterung eine neue Uferanlage. Die Neugestaltung der Mainufer im Bereich des Pegels war damit vorerst abgeschlossen.

Die Bauarbeiten am Alten Hafen führten zu einer starken Beunruhigung der Wasserstände. Für den Zeitraum vom 1. Januar 1875 bis zum 31. März 1876 wich man deswegen auf den sieben Kilometer unterhalb vom Würzburger Pegel gelegenen Margetshöchheimer Pegel aus. Dieser zeigte allerdings aufgrund der Arbeiten zur Mittelwasserregulierung Unregelmäßigkeiten auf. Für diesen Zeitraum gibt es für den Würzburger Pegel keine Wasserstandslinien.

Nachdem man den Main in sein neues Flussgerinne umgeleitet hatte, sank der Niedrigwasserspiegel um etwa 40 Zentimeter ab. Durch die Einengung des Profils überwog allerdings bei höheren Wasserständen der Aufstau. Der Hochwasserabfluss wurde durch den Hafenbau sehr nachteilig beeinflusst, da der Hochwasserstrom, bedingt durch die Festungsmauer am linken Ufer und die Stützmauer, in der gleichen Flucht wie die Glacisböschung direkt auf den Hafendamm gelenkt wurde. Diese hydrologisch außerordentlich ungünstigen Verhältnisse sind beim Wasserspiegelverlauf des Hochwassers 1882 deutlich zu erkennen. Der Hafendamm bewirkte eine enorme Stauwirkung. Am rechten Mainufer wurde bei den damals durchgeführten Wasserspiegelfixierungen ein jeweils um 30 Zentimeter höherer Wasserstand gemessen als am linken Mainufer.

Bau der Luitpoldbrücke von 1886 bis 1888

Um die neue Ringstraße (Röntgenring) zur links des Mains gelegenen Zellerau fortzusetzen, war der Bau einer Brücke über den Fluss notwendig geworden. Von 1886 bis 1888 wurde die Luitpoldbrücke, die heutige Friedensbrücke, erbaut. Vermutlich im Sommer 1883 wurden bereits die den Hochwasserabfluss störenden Befestigungswerke am linken Mainufer abgebrochen, der Wallgraben wurde eingefüllt und das Gelände eingeebnet. Die Brücke quert den Main schräg und auch die Pfeiler stehen schräg zur Fließrichtung. Dennoch ergab sich insgesamt eine deutliche Verbesserung des Hochwasserabflusses gegenüber dem Zustand vor 1883. Die Brückenpfeiler verursachten bei Hochwasser zwar einen Aufstau, dies wirkte sich aber an der 550 Meter oberhalb der Brücke liegenden Hochwasserstaffel des Pegels kaum mehr aus.

Bau der Kaimauer von 1896 bis 1898

In den Jahren 1896 bis 1898 wurde durch eine Kaimauer am linken Ufer von der Eckbastion bis zur Tivolibastion die unschöne und durch Hochwasserangriffe gefährdete Erdböschung geschützt. Die Mauer wurde dabei sehr weit in den Fluss vorgeschoben, um einen Aufstau durch die Einschränkung der Wasserspiegelbreite zu erzielen. Man wollte in diesem Bereich eine Verbesserung der unzureichenden Fahrwasserverhältnisse erreichen. An dem neu angelegten Ufer, das frei von Bewuchs war, wurde eine Straße errichtet.

Der Bau der Kaimauer verursachte einen Aufstau des Maines, was sich hauptsächlich im höheren Abflussbereich bemerkbar machte. Bei einer Wasserführung von etwa 600 m³/s (Mittelwasser etwa 122 m³/s) zeigte die Abflusskurve eine deutliche Aufwölbung. Der Aufstau des Wassers betrug ungefähr 15 Zentimeter.

Fahrwasserbaggerung 1900

Trotz der Verbesserung der Fahrwasserverhältnisse durch die neue Kaimauer reichten die Fahrwassertiefen noch nicht aus. Im Jahre 1900 wurden deshalb umfangreiche Baggerungen durchgeführt, um für die Schifffahrt bessere Fahrverhältnisse zu schaffen. Dabei wurde die gesamte bis zu einem Meter starke Kiesauflage entfernt. Im Niedrigwasserbereich sank daraufhin in den folgenden Jahren der Wasserspiegel um etwa 30 Zentimeter ab.

Bau eines Abwasserdükers 1901/1902

Unterhalb der Luitpoldbrücke brachte der Bau eines Abwasserdükers eine starke Beunruhigung der Wasserstände am Pegel Würzburg mit sich. Die Arbeiten mussten dem damaligen Stand der Technik entsprechend mit Hilfe von Fangdämmen im Trockenen ausgeführt werden, die mit Rücksicht auf die Schifffahrt abschnittsweise eingebaut wurden. Für die Jahre 1900 bis 1902 wurden wegen der starken Beeinträchtigung der Wasserstände während der Baumaßnahmen die Abflussermittlungen am Pegel Margetshöchheim vorgenommen.

Bau der Staustufe Erlabrunn von 1932 bis 1935

Mit dem Bau der Staustufe Erlabrunn bei Main-Kilometer 241,20 wurde 1932 begonnen. Davon blieben zunächst die Wasserstandsverhältnisse am zehn Kilometer oberhalb liegenden Pegel Würzburg unberührt. Nachdem 1934 der Stau in Erlabrunn errichtet worden war, erfolgte eine Anhebung des Niedrigwasserstandes am Pegel Würzburg um etwa 40 Zentimeter. Dieser Staueinfluss war allerdings gering und erstreckte sich nur bis etwa zum Mittelwasser.

Teilbaggerung der Großschifffahrtsrinne 1937/1938

In den Jahren 1937/1938 wurde zunächst die Unterwasserbaggerung nur bis zum Alten Hafen durchgeführt. Dadurch wurde dieser an die von Unterstrom kommende Schifffahrtsrinne angeschlossen. Die Flusssohle keilte man oberhalb des Hafens aus. Man schaffte über die Strecke vom Alten Hafen bis zur Luitpoldbrücke einen Übergang, um von der tiefliegenden Sohle der Schifffahrtsrinne zur natürlichen Flusssohle zu gelangen. Die Wasserspiegelabsenkung, die daraufhin erfolgte, wirkte sich wegen des Staueinflusses der Stufe Erlabrunn nur bei höheren Wasserständen aus. Im Ablesebereich zwischen 200 und 300 Zentimeter betrug die Wasserspiegelabsenkung am Pegel etwa 15 Zentimeter.

Bauarbeiten der Flusssohle 1948 bis 1954

Die durch den Krieg unterbrochenen Arbeiten wurden 1948 wieder aufgenommen. Die Bauarbeiten am Wehr und an der Schleuse hatten zunächst keinen Einfluss auf den Wasserstand am Pegel. Davor mussten aber noch die Abwasserdüker von 1901/1902 tiefer gelegt werden. 1952/1953 wurde die 450 Meter lange Kaimauer am linken Ufer um 5 bis 14 Meter zurückverlegt und damit eine Schiffsliegestelle im Unterwasser geschaffen. Während der Bauarbeiten blieb die alte Mauer als Schutz für die Baugrube bestehen. Die Baggerung der Großschifffahrtsrinne im Unterwasser einschließlich der Felsmeißelarbeiten dauerte von 1952 bis 1954. Stellenweise wurde dabei die Felssohle bis zu zwei Meter ausgemeißelt.

Durch verbliebene Querrippen in der gebaggerten Schifffahrtsrinne verhinderte man ein zu starkes Absinken des Wassers und sicherte vor allem an der Kleinschleuse eine ausreichende Fahrwassertiefe. Erst nachdem die neue Schleuse für die Schifffahrt freigegeben war, wurden diese Rippen herausgenommen. Nach dem Entfernen der letzten Querrippe und nach dem Abbruch der alten Kaimauer sank der Wasserspiegel beträchtlich ab. Die Absenkung wirkte sich bei Niedrigwasser wegen des Staueinflusses von Erlabrunn nur geringfügig aus. Die Maximalabsenkung bei einem Pegelstand von etwa 300 Zentimetern betrug zirka 60 Zentimeter. Der Wert verringerte sich bei zunehmender Wasserführung und betrug beim Hochwasser 1970 nur noch 30 Zentimeter.

Der Niedrigwasserspiegel ist am Pegel Würzburg bei gelegtem Stau in Erlabrunn infolge der Baumaßnahmen seit 1823 um etwa 200 Zentimeter abgesunken. Im gestauten Zustand beträgt die Absenkung immerhin noch etwa 100 Zentimeter. Die Baggerarbeiten für die Schifffahrt in der Nähe der Pegelanlage hatten keinen Einfluss auf den Wasserstand.

Fahrrinnenausbau 1988/1989

Im Rahmen des Mainausbaus wurden 1988/1989 in der Stauhaltung Erlabrunn umfangreiche Baggerungen durchgeführt. Der Main wurde auf eine Fahrrinnenbreite von 40 Metern und eine Fahrrinnentiefe von 2,9 Metern ausgebaut. Dabei wurde im Unterwasser der Staustufe Würzburg im Bereich des Pegels die Fahrrinne verbreitert und vertieft. Die Pfeiler der nach dem Zweiten Weltkrieg in Friedensbrücke umbenannten Luitpoldbrücke wurden als Anfahrschutz vor Schiffen ummantelt. Die den Main kreuzenden und als Grundschwelle wirkenden Düker wurden beseitigt. Die dabei entstandene Wasserspiegelabsenkung machte eine Herabsetzung des höchsten Schifffahrtswasserstandes am Pegel Würzburg von 380 auf 330 Zentimeter erforderlich.

Schleusenanlagen

Mühlen

Der Betrieb der Mühlen übt einen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse des Maines und eine Beunruhigung des Wassers im Bereich des Pegels, in erster Linie während des Niedrigwasserabflusses aus. Bei Niedrig- bis Mittelwasser läuft zu Zeiten des Mühlenbetriebes beinahe das gesamte Wasser über die Mühlen statt über das Streichwehr ab. Der Betriebszustand und die dementsprechende Steuerung des Zu- und Ablaufs des Wassers beeinflusst dies auch.

Brücken

Die Pfeiler der Brücken verursachen einen gewissen Stau des Mains und beeinflussen die Strömungsverhältnisse. Nach längeren Frostperioden und anschließendem Eisabgang kommt es dort zu Aufstauungen. Bei Hochwasser kann es durch Treibholz, das sich an den Pfeilern verkeilt, ebenfalls zu einem Aufstau und Änderung der Strömungsverhältnisse kommen.

Hochwasserjährlichkeiten

Die Häufigkeit, mit der eine Wasserstandshöhe oder Abflussmenge am Pegel erreicht oder überschritten wird, wird als Jährlichkeit bezeichnet. Anhand dieser Werte und durch Anpassung einer Verteilfunktion können so die Höchstabflüsse (HQ) bis zu einem tausendjährlichen Hochwasser bestimmt werden. Am Pegel Würzburg wurden diese Werte aus dem Beobachtungszeitraum 1901 bis 1997 ermittelt. Die so ermittelten Jährlichkeiten lassen sich nur beim Abfluss mit den älteren Hochwasserereignissen vergleichen. Da heute durch die baulichen Änderungen im Bereich des Pegels bei gleichem Abfluss deutlich niedrigere Wasserstände erreicht werden, ist darauf zu schließen, dass bei gleicher Jährlichkeit die früheren Hochwasserereignisse höhere Wasserstände erreichten.

Meldestufen

Der Hochwassermeldebeginn startet bei einem Pegel von 290 Zentimetern. Bei 340 Zentimetern am Pegel wird die Hochwassermarke I erreicht, bei der der Schiffsverkehr eingestellt wird. Bei einem Pegel von 400 Zentimetern wird die Hochwassermarke II erreicht. Bei einem Pegel von 510 Zentimetern wird die Hochwassermarke III und ab 600 Zentimeter die Hochwassermarke IV erreicht.

Ab einem Pegel von 300 Zentimetern tritt der Main über die Ufer. Ab einem Wasserstand von 340 Zentimetern am Pegel wird der Parkplatz an der Löwenbrücke überflutet. Bei 360 Zentimetern wird die Bahnunterführung zum Neuen Hafen überflutet. Ab einem Wasserstand von 380 Zentimetern ist der provisorische Hochwasserschutz am Mainkai notwendig. Ab 410 Zentimeter am Pegel wird der untere Ludwigkai überflutet und von einem Pegel von 475 Zentimetern an ist der Hochwasserschutz am Kranenkai erforderlich. Bei 480 Zentimetern wird der provisorische Hochwasserschutz am Mainkai bei der Durchfahrt Alte Mainbrücke überflutet und der Hochwasserschutz an der Karmelitenstraße ist erforderlich. Bei 500 Zentimetern wird die Unterführung bei der Löwenbrücke überflutet und bei 520 Zentimetern der Obere Mainkai. Ab 530 Zentimetern werden Pleichtor-, Karmeliten- und Gerberstraße geflutet. Bei einem Pegelstand von 570 Zentimetern werden die Seilerstraße, die Maingasse und die Mühlengasse und ab 590 Zentimetern die Mergentheimer Straße bei der Alten Mainbrücke überschwemmt. Ab 650 bis 670 Zentimetern wird der provisorische Hochwasserschutz, der den zentraleren Stadtbereich schützt, überflutet. Die Untere Domstraße und die Einmündung von der Augustinerstraße wird ab einem Pegelstand von 710 Zentimetern überflutet.

Hochwasserlaufzeiten

Eine unverformte Hochwasserwelle am Main benötigt etwa eineinhalb bis zwei Tage, um von Trunstadt und dem dortigen Pegel unterhalb der Regnitz-Einmündung bis nach Würzburg zu gelangen. Von Schweinfurt bis Würzburg beträgt die Laufzeit der Welle für die 78,8 Kilometer lange Flussstrecke im Durchschnitt 21 Stunden. Diese Zeitspanne bietet der Stadt Würzburg die Möglichkeit, die Höhe des Hochwassers abzuschätzen und dementsprechend darauf zu reagieren.

Am nächsten Pegel bei Steinbach, der 51,4 Kilometer flussabwärts liegt, dauert es sieben bis acht Stunden, bis dort die Hochwasserwelle von Würzburg eintrifft. Der Pegel Würzburg umfasst die Zwischeneinzugsgebiete 969,20 km² flussabwärts bis Steinbach und 1051,70 km² flussaufwärts bis Pegel Astheim, die, je nachdem wie stark die Hochwasserwellen der mainaufwärts gelegenen Nebenflüsse ausgeprägt sind und zeitlich mit dem Mainscheitel zusammentreffen, die Hochwasserwelle beeinflussen.

Hochwasserschutz

Die Stadt Würzburg wurde in den letzten Jahrhunderten öfters von verheerenden Hochwassern heimgesucht. Diese reichten mehrmals bis zum Rathaus, aber auch vereinzelt bis zum Dom hinauf. Das 20-jährliche Hochwasser 1970 verursachte große Schäden. Aufgrund dieses Ereignisses beantragte die Stadt Würzburg, vertreten durch das Wasserwirtschaftsamt Würzburg, beim Freistaat Bayern den Bau eines Hochwasserschutzes, um den rechtsmainischen Altstadtbereich zwischen der Friedensbrücke und der Löwenbrücke zu schützen. Die linksmainischen und die anderen Gebiete auf der rechten Mainseite liegen größtenteils höher.

Der erste provisorische Hochwasserschutz stammt aus dem Jahre 1983 und war bis zu einem Pegel von etwa 650 bis 670 Zentimetern ausgelegt. Dies entspricht etwa einem 20-jährlichen Hochwasser. Seitdem ist die Stadt bestrebt, das gefährdete Stadtgebiet mit einer Fläche von etwa 25 Hektar, in dem rund 3000 Menschen leben, gegen ein 100-jährliches Hochwasser zu schützen, was einem Pegelstand von 835 entspricht, etwa dem Hochwasser von 1845.

Die Kosten für den vollständigen Hochwasserschutz belaufen sich auf etwa 18 Millionen Euro, wobei der Freistaat Bayern 67 Prozent übernimmt. Bis zum Jahre 2008 wurde der Hochwasserschutz in Würzburg fertiggestellt.

Eisverhältnisse

Der Main neigte wegen seiner geringen Wassertiefe in früherer Zeit stark zur Vereisung. Wegen der geringen Tiefe unterkühlte das Wasser rasch. Es kam, beginnend in strömungsschwachen Flussbereichen, zu umfangreichen Treibeis- und Grundeisbildungen bei anhaltendem Frost. Die abtreibenden Eismassen füllten oft die ganze Flussbreite aus, bis sie an einer Engstelle zum Stehen kamen. Der Eisstand wanderte bei weiter anhaltender Treibeiszufuhr schnell stromaufwärts. Die Vereisung führte meist auch zu einer Anhebung des Wasserstandes, dem sogenannten Eisstau. Durch geringes Anschwellen wurden in der Regel der Aufbruch und der Abgang des Eises ausgelöst. Wenn durch einen plötzlichen Frosteinbruch der Eisgang unterbrochen wurde, kam es manchmal zu Eisversetzungen mit beträchtlichem Aufstau.

Die Eisstauungen in Würzburg häuften sich durch erhebliche Eismassen nach der Errichtung der Staustufe in Erlabrunn im November 1934. Das Eis trieb aus der oberhalb der Staustufe freiliegenden Mainstrecke ab und kam im gestauten Wasser unterhalb von Würzburg zum Stehen. Die Eisschollen schoben sich dabei über- und untereinander und füllten häufig die gesamte Flussbreite aus. In den besonders strengen Wintern 1939/1940, 1940/1941 und 1946/1947 wurden auch die Wasserstände am Pegel Würzburg durch den Eisstau stark beeinflusst. Als die Staustufen oberhalb von Würzburg fertiggestellt waren und damit die Treibeiszufuhr unterbunden war, besserten sich die Verhältnisse. Die Mainstrecke Würzburg–Ochsenfurt mit drei Staustufen wurde 1954 eröffnet.

Am Main bilden sich heute während einer Frostperiode in den einzelnen Stauhaltungen oberhalb der Wehre sofort geschlossene Eisdecken. Diese Eisdecke kann schnell über die gesamte Stauhaltungslänge anwachsen. Durch die Eisdecke werden die angestauten Wassermassen in den einzelnen Haltungen vor allzu großer Unterkühlung geschützt und wirken als Wärmespeicher, so dass sich kein nennenswertes Treib- und Grundeis mehr bildet. Im gestauten Main entsteht deshalb bei gleicher Frostlage wesentlich weniger Eis als früher im ungestauten Zustand. Diese Wirkung wird noch durch die Aufheizung des Mainwassers infolge der zunehmenden Abwasser- und Warmwassereinleitungen unterstützt.

Hochwasserereignisse

Die Abflussverhältnisse und die daraus resultierenden Wasserstände änderten sich im Laufe der Zeit. Durch den stetigen Ausbau des Mains steigt der Abfluss bei gleichem Wasserstand. Bei gleichem Hochwasserscheitel heute und zu Beginn der Messreihe kann heute mehr Wasser abfließen. Das Hochwasser vom 20. Januar 1841 erreichte bei einem Abfluss von 1318 m³/s einen Wasserstand am Pegel von 709 Zentimetern. Etwa 160 Jahre später und nach vielen baulichen Änderungen im und am Fluss, erreichte das Hochwasser vom 6. Januar 2003, bei einem geringfügig höheren Abfluss von 1350 m³/s, einen Pegelstand von 648 Zentimeter. Dementsprechend hat die Anzahl der hohen Wasserstände abgenommen.

Am Pegel Würzburg erreichten sechs Hochwasser (drei im 19. und drei im 20. Jahrhundert) einen Abfluss von mehr als 1500 m³/s; der Wert im 20. Jahrhundert lag aber deutlich niedriger als im Jahrhundert davor. Insgesamt 24 Fluten erreichten einen Abfluss von 1000 m³/s, wobei sich 14 im 19. und nur 9 im 20. Jahrhundert ereigneten. Insgesamt wurde seit 1823 die Siebenmetermarke zehnmal überschritten, siebenmal im 19. und dreimal im 20. Jahrhundert.

Ausführliche Angaben über historische Hochwasser in Würzburg siehe Hochwasser in Würzburg.

Historische Hochwasser

Anhand der Aufzeichnungen von Historikern aus den früheren Jahrhunderten, die den Hochwasserablauf, die Eisverhältnisse und die verursachten Schäden schildern, und der an Gebäuden am Main angebrachten Hochwassermarkierungen konnten einige der höchsten Wasserstände der letzten etwa 700 Jahre festgestellt werden.

Das höchste Hochwasser am Main und in Würzburg war das von 1342, auch Magdalenenhochwasser genannt. Auf den Pegel bezogen, hatte dieses Hochwasser einen Stand von 950 bis 1030 Zentimetern bei einem Abfluss von 3050 bis 3600 m³/s. Dieses Ereignis wird als ein mehr als tausendjährliches Hochwasser bezeichnet. In der jüngeren Zeit ereignete sich am 29. Februar 1784 ein extremes Hochwasser, mit einem Pegelstand von 928 cm, bei einem Abfluss von 2600 m³/s. Dieses Ereignis wird als etwa 500-jährliches Hochwasser eingestuft.

Bedingt durch die baulichen Änderungen im Bereich des Pegels basieren die historischen Jährlichkeitsangaben nur auf dem Abfluss, da die damaligen Pegelstände deutlich höher waren als heute und so zu verfälschten Jährlichkeiten führen würden.