Tolkmitt, Lisanne

Wegner, Harald

German

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Conference Paper, Published VersionTolkmitt, Lisanne; Wegner, HaraldStadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen undGewässerausuferungenDresdner Wasserbauliche MitteilungenZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technischeHydromechanikVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/103486Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Tolkmitt, Lisanne; Wegner, Harald (2013): Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen undGewässerausuferungen. In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau undtechnische Hydromechanik (Hg.): Technischer und organisatorischer Hochwasserschutz -Bauwerke, Anforderungen, Modelle. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 48. Dresden:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S.57-64.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.Technische Universität Dresden – Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik 36. Dresdner Wasserbaukolloquium 2013 „Technischer und organisatorischer Hochwasserschutz“    Block A2 Saal 4 Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen und Gewässerausuferungen Lisanne Tolkmitt Dr. Harald Wegner   Überschwemmungen im urbanen Raum bilden Schwerpunkte auftretender Schä-den. Überflutungen im Kanalsystem und aus Gewässern werden bisher getrennt betrachtet. Die integrale Betrachtung von Gewässer und Kanal birgt Vorteile, weil die jeweiligen Ableitungskapazitäten kombiniert wirken können. Stichworte: Überschwemmungsgebiete, urbane Überflutungen 1 Fragestellung Ausuferungen von Gewässern erzeugen insbesondere im urbanen Raum beson-dere Schäden. In den städtischen Gebieten treten jedoch auch durch Überlastun-gen des Kanalnetzes Überflutungen auf. Diese beiden Überflutungsfälle werden zur Zeit getrennt betrachtet. Sowohl die Vorschriften als auch die zuständigen Stellen sind unterschiedlich: Für das Kanalnetz ist in der Regel das Tiefbauamt der Stadt/Gemeinde zuständig, für die Gewässer oft ein überregionaler Wasserverband. Für die Beurteilung der Gewässer ist mit der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie der EU ein Vorgehen beschrieben. Es wird ein kleines, gerade zu Ausuferungen führende Hochwasser, das 100-jährliche und ein Extremhochwas-ser berechnet und in seinen Auswirkungen in Bezug auf Ausuferungsflächen, Wassertiefen, Fließgeschwindigkeiten und potenziellen Schäden untersucht. Die Jährlichkeit eines Schutzes ist an keiner Stelle fixiert, doch für die 100-jährlichen Ausuferungsflächen resultieren aus den Wassergesetzen Restriktionen für zukünftige Nutzungsänderungen. 58 Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen und Gewässerausuferungen   Die Bemessungsansätze in Bereich der Kanalnetze ist durch die DIN EN 752 und die entsprechende DWA Richtlinie A118 fixiert. Die folgende Tabelle zeigt die Bemessungsvorgaben. Tabelle 1 Bemessung von Kanalnetzen, DWA A118 (2006)  Die Verbindung von Kanalnetzüberflutungen und Gewässerüberschwemmungen ist heute noch nicht Standard. Wenn Wasser aus Gewässern auf ein Kanalnetz trifft, wird dieses als voll und nicht abflusswirksam angenommen. Dies ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt der deutlich unterschiedlichen Jährlich-keiten (Kanal: 20 bis 50-jährlich, Gewässer: 100-jährlich) eine grundsätzlich richtige Annahme. Bisher sind auch die Instrumente zur rechnerischen Berück-sichtigung der Interaktion von Kanal, Gewässer und Oberfläche noch nicht allgemein verfügbar. Am Beispiel eines Stadtgebietes mit Gewässerüberflutungen in den Bereich der urbanen, kanalisierten Flächen wird gezeigt, welchen Einfluss die Interaktion von Kanal und Gewässer hat. "ZBW-Verfahren"Überlastung beiBemessungsregen*best. Kanal Neu-/UmbauAussengebiet (ländl.) 1 in 1 / 1,0 1 in 1 / 1,0 1 in 2 / 0,5 1 in 10 / 0,1Wohngebiet 1 in 2 / 0,5 1 in 2 / 0,5 1 in 3 / 0,33 1 in 20 / 0,05Stadtzentren 1 in 5 / 0,2 1 in 3 / 0,33 1 in 5 / 0,2 1 in 30 / 0,03Unterführungen 1 in 10 / 0,1 1 in 5 / 0,2 1 in 10 / 0,1 1 in 50 / 0,02EN-Norm EN-NormJährlichkeit [Jahre] / Häufigkeit [-]* Dimensionierung mit Bemessungsregen, ungünstigster Fliesszeit und scheitelvoller hydraulischer Bemessung auf den maximalen AbflussSeriensimulation mit hydrodynamischen ModellenÜberstau: Austritt von Wasser auf GOKÜberflutung:Überstau mit SchadenDWA A11836. Dresdner Wasserbaukolloquium 2013: „Technischer und organisatorischer Hochwasserschutz“ Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 48 59   Block 1 Saal 4 Block A2 Saal 4 2 Berechnungen der Überschwemmungsgebiete und urbanen Überflutungen In einem Einzugsgebiet im Norden von Köln hat sich die Fragestellung nach Ausweisung von Überschwemmungsgebieten wie folgt dargestellt: Das ca. 15 Quadratkilometer große Einzugsgebiet ist durch zwei Hochwasserrückhaltebe-cken gedrosselt. Diese sind auf eine Jährlichkeit von 50 Jahren ausgelegt, im 100-jährlichen Fall sind sie überlastet und die Ortslage am Ende des Einzugge-bietes (Osten) wird überschwemmt. Die Topographie des Einzugsgebietes in der Nähe des alten Rheintals ist zunehmend flach. (Abbildung 1)  Abbildung 1: Einzugsgebiet  36. Dresdner Wasserbaukolloquium 2013: „Technischer und organisatorischer Hochwasserschutz“ Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 48 61   Block 1 Saal 4 Block A2 Saal 4  Abbildung 3: Überschwemmungsgebiet aus Kanalsystem  Abbildung 4: Kombination der Überschwemmungsgebiete aus Gewässer und Kanalnetz 62 Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen und Gewässerausuferungen   Abbildung 4 zeigt die Überlagerung der jeweiligen Überschwemmungsgebiete ohne deren Interaktion. Dies entspricht dem bisherigen Vorgehen. Anschließend werden die Modelle so gekoppelt, dass die Abflüsse aus Kanal und Gewässer über die Oberfläche interagieren können (dynamische Kopplung). Wasser aus überstauenden Kanälen kann in das Gewässer fließen und, wie hier überwiegend der Fall, Wasser aus Gewässerausuferungen kann über Kanäle abgeführt werden. Dies ist näher an der Realität als die getrennte Betrachtung.  Abbildung 5: Überschwemmungsgebiet aus dyn. gekoppeltem Kanalsystem und Gewässer  Abbildung 5 zeigt, dass sich die Überschwemmungsfläche aus dem Gewässer verkleinert. Die umrandete Fläche stellt die ungekoppelte Gewässerausuferun-gen aus Abbildung 2 dar. Im dynamisch gekoppelten Modell ufert noch Wasser aus, aber nach etwa 500 Metern Fließweg sind genügend Schächte beteiligt, um das Volumen der weiteren Überschwemmung aufzunehmen und abzuführen. Die Überschwemmungsfläche aus dem Kanalsystem ändert sich nicht, Abflüsse aus Kanal und Gewässer sind jedoch auch nicht mehr eindeutig zu differenzie-ren. Der Einfluss der Kopplung von Kanal- und Gewässermodell ist in diesem Fall bedeutend. Das liegt vor allem an den beiden Hochwasserrückhaltebecken, die die Hochwasserwelle aus dem Gewässer verzögern: Das Niederschlagswasser ist im urbanen Bereich über die Kanäle schon größtenteils abgeführt, wenn das 36. Dresdner Wasserbaukolloquium 2013: „Technischer und organisatorischer Hochwasserschutz“ Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 48 63   Block 1 Saal 4 Block A2 Saal 4 Gewässer ausufert. Dementsprechend haben die Kanäle Kapazitäten, das Überschwemmungswasser aufzunehmen und sind nicht voll gefüllt, wie norma-lerweise in solchen Berechnungen anzunehmen ist. In der Summe verringert sich die Überschwemmungsfläche. 3 Fazit Ziel der Untersuchung ist es, zu erkennen, inwieweit die Verbindung der beiden Systeme Gewässer und Kanal über die Oberfläche Auswirkungen auf die berechneten Überflutungsflächen in der Stadt hat und für welche Fälle die komplette, dynamische Kopplung aller drei Systeme Gewässer, Kanal und Oberfläche empfohlen werden sollte. Grundsätzlich bildet eine solche Kopplung die Realität besser ab. Die Abflüsse aus Kanal und Gewässer können sich sowohl positiv als auch negativ beeinflus-sen - Abhängig von der Überlagerung der jeweiligen Hochwasserwellen. Die Überflutungen im Stadtgebiet werden größer, wenn zusätzlich Abflüsse aus dem Gewässer das Kanalnetz belasten und nicht abgeführt werden können - der Überflutungsnachweis nach EN 752 wird schwerer zu erfüllen sein. Die Über-flutungen reduzieren sich, wenn im System der Stadtentwässerung noch freie Kapazitäten zur Ableitung vorhanden sind und die Volumina aus der Gewässer-ausuferung aufgenommen und schadlos abgeführt werden können. Nicht zuletzt stellt sich in einem solchen Fall die Frage, wie mit unterschiedli-chen Bemessungsansätzen für Kanal und Gewässer in einer solchen Kombinati-on umgegangen werden soll. Für die Schadensbetrachtungen und die Restriktio-nen aus der Ausweisung von Überschwemmungsgebieten müssen die Konse-quenzen noch überlegt werden. Die ausweisungspflichtigen Abflüsse der Gewässer und die Überstaumengen aus dem Kanal lassen sich mit einer dynami-schen Kopplung der Modelle nicht mehr trennen. Dem Bürger ist für eine Schadensbetrachtung und den überschwemmten Keller eine solche Differenzie-rung auch gleichgültig.  64 Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen und Gewässerausuferungen   4 Literatur DWA A 118 (2006): Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungs-systemen, GFA, St. Augustin, März 2006 EG-HWRM-RL (2007): Richtlinie 2007/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2007 über die Bewertung und das Management von Hochwasserrisiken. Am 26. November 2007 in Kraft getreten und mit der Novelle des Wasserhaushaltsgesetzes am 1.03.2010 in nationales Recht überführt.  Heiertz, W., Wegner, H. (2010): Neuer Ansatz für Überflutungsnachweis und Sanierungsstrategie im urbanen Raum bei Starkregen, in: Aachener Schriften zur Stadtentwässerung, Band 14, 11. Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium 2010, Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen, Aachen, 2010, ISBN 978-3-938996-07-2, Aachen 2010 Tolkmitt, L. (2013): Untersuchung des Einflusses von Kanalnetzen auf Gewässerüberflu-tungen an einem Beispiel, Bachelorarbeit am Lehrgebiet Wasserwirtschaft und Bauinformatik der FH Aachen, Aachen/Erftstadt 2013 Wegner, H. (2007): Concepts of Flood-Protection and Construction, Flood-Emergency-Concepts, Water Sofia 2007 Wegner, H. (2008): Stadt-Land-Fluss Hochwasser und Hochwasserschutz, Vortrag zu Hochwasserschutzstrategien im Rahmen von „60 Jahre Hydrotechnische Bildung in Timişoara“, Timisoara 2008 Wegner, H. (2009): Hochwasser in der Stadt - städtische Überschwemmungen, Vortrag auf dem 1. MIKE Anwendertreffen in Deutschland, Köln 2009 Wegner, H. (2012): Maßnahmenplanung zur Schadensminderung städtischer Überschwemmung, Vortrag auf dem 3. MIKE Anwendertreffen in Deutschland, Köln 2012 Wegner, H. (2012): Sinn und Unsinn von privaten/ öffentlichen Hochwasserschutz-maßnahmen, Vortrag auf dem Tag des BWK „Eigenvorsorge und Objektschutz bei Hochwasser“ auf der Nordbau Neumünster am 10.10.2012    Autoren:  Lisanne Tolkmitt  Franz Fischer Ingenieurbüro GmbH Holzdamm 8 50374 Erftstadt  Tel.: +49 2235 402 168 Fax: +49 2235 402 101 E-Mail: lisanne.tolkmitt@fischer-teamplan.de Dr. Harald Wegner  Franz Fischer Ingenieurbüro GmbH Holzdamm 8 50374 Erftstadt  Tel.: +49 2235 402 126 Fax: +49 2235 402 101 E-Mail: harald.wegner@fischer-teamplan.de  

Stadt-Land-Fluss - Urbane Überflutungen und Gewässerausuferungen

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